WO2011023329A1 - Regenerative fahrzeugbremse und betriebsverfahren hierfür - Google Patents

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WO2011023329A1
WO2011023329A1 PCT/EP2010/005096 EP2010005096W WO2011023329A1 WO 2011023329 A1 WO2011023329 A1 WO 2011023329A1 EP 2010005096 W EP2010005096 W EP 2010005096W WO 2011023329 A1 WO2011023329 A1 WO 2011023329A1
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brake
vehicle
hydraulic
braking operation
brake circuit
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Heinrich Plewnia
Leo Gilles
Michael Keller
Boris Koeth
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Lucas Automotive Gmbh
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    • B60T8/4809—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems
    • B60T8/4827—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems
    • B60T8/4863—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems closed systems
    • B60T8/4872—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems closed systems pump-back systems

Definitions

  • the present disclosure relates generally to the field of vehicle brakes. More specifically, a regenerative vehicle brake for a hybrid drive vehicle will be described. Furthermore, an operating method for this regenerative vehicle brake is specified.
  • Such vehicles Due to scarce and therefore more expensive fossil fuels, more and more motor vehicles have been equipped with a hybrid drive in recent years. Such vehicles also include an electric motor in addition to a conventional internal combustion engine.
  • the electric motor drives the vehicle in certain driving conditions in addition to the internal combustion engine or instead of the internal combustion engine.
  • the electric motor is further adapted to be operated as a generator in a so-called regenerative braking to charge a vehicle battery.
  • the stored in the charged battery chemical energy is then used in an electric motor operation of the generator again for driving the motor vehicle.
  • valve devices may be interposed between the main be provided cylinder and the wheel brakes or existing valve devices are suitably controlled.
  • the valve devices are switched to a blocking position in regenerative braking operation to prevent the actuation of the wheel brakes.
  • the displaced from a master cylinder of the vehicle brake hydraulic fluid then does not flow to the wheel brakes, but is moved, for example, in the brake fluid reservoir or in an additionally provided chamber at atmospheric pressure. So that the driver receives the usual pedal reaction behavior even in regenerative braking operation, it is common in regenerative braking operation to switch on a simulation device which simulates the usual pedal feedback.
  • shut-off valve device In conventional hydraulic vehicle brake systems with two brake circuits, one shut-off valve device and one pedal retroactive simulator are provided for each of the two brake circuits.
  • the shut-off valve devices By means of the shut-off valve devices, all of the usually four wheel brakes are decoupled from the master cylinder during regenerative braking operation, while at the same time the two simulators are connected.
  • the conventional regenerative vehicle brakes require a relatively high effort in terms of additionally provided components and their control. This effort not only leads to higher costs and additional security risks. Rather, the additional components often take up scarce space, increase the overall weight and are also regularly to maintain.
  • a regenerative vehicle brake which comprises a first hydraulic brake circuit to which a first vehicle axle is assigned, a second hydraulic brake circuit to which a second vehicle axle is assigned, and a master cylinder, by means of which the two brake circuits can be supplied with hydraulic fluid.
  • the regenerative vehicle brake further comprises a regeneration device, one with respect to the first and the second Brake circuit allows asymmetric regenerative braking operation, in which compared to a normal braking operation, a brake pressure build-up by means of the master cylinder to the wheel brakes of the first brake circuit is at least reduced and at
  • Wheel brakes of the second brake circuit is substantially unreduced.
  • the brake pressure build-up by means of the master cylinder can also be completely blocked in regenerative braking operation.
  • the first vehicle axle may be selectively coupled to a generator of a vehicle hybrid drive in regenerative braking mode.
  • the second vehicle axle can be formed in a conventional manner (that is, for example, not provided for coupling to the generator).
  • the asymmetry of the regenerative braking operation results from the fact that only one of the two vehicle axles delivers a regeneration power in the regenerative braking operation via the switched-on generator.
  • the first vehicle axle may be a rear axle or a front axle. At least the first vehicle axle may be a powered vehicle axle.
  • the displaced from the master cylinder in the regenerative braking operation in the direction of the wheel brakes of the first brake circuit hydraulic fluid can be promoted according to a first variant in the brake fluid reservoir.
  • this hydraulic fluid is conveyed in an additional, under atmospheric pressure chamber.
  • the regeneration device comprises a low pressure accumulator associated with the first brake circuit, which accumulator is designed to receive hydraulic fluid from the master cylinder in the regenerative braking mode.
  • the hydraulic fluid delivered into the low-pressure accumulator can, if necessary, be returned to the first brake circuit (and in particular to the wheel brakes of the first brake circuit).
  • a hydraulic pump may be provided, which is connected on the input side to the low-pressure accumulator or connectable.
  • the hydraulic pump can be designed to promote the generation of brake pressure or increase the brake pressure in the regenerative braking operation hydraulic fluid from the low pressure accumulator into the first brake circuit. In this way, during the generator operation, brake pressure can be built up on the wheel brakes of the first brake circuit.
  • the resulting operation of the wheel brakes by means of the hydraulic pump in regenerative braking operation is sometimes referred to as "blending".
  • the regeneration device may comprise a delay device which, in the regenerative braking mode, delays a build up of brake pressure by means of the master cylinder at the wheel brakes of the second brake circuit in comparison with the normal brake operation. This delay can affect a temporal behavior, at one
  • Brake pedal travel or refer to both.
  • the brake pedal travel in order to build up a specific brake pressure in the second brake circuit may be shorter in the normal braking mode than in the regenerative braking mode.
  • the brake pressure build-up at the wheel brakes of the second brake circuit may be unreduced (but, for example, a longer pedal travel may be required to build up the maximum brake pressure).
  • the delay device may comprise a first valve device with one or more valves.
  • the first valve device is designed to connect the regenerative braking operation, the master cylinder with the low-pressure accumulator and / or separate the master cylinder from the low pressure accumulator during normal braking operation.
  • the delay device may comprise a blocking valve which is arranged between the master cylinder and the wheel brakes of the second brake circuit. The blocking valve can be opened in the regenerative braking mode in comparison to the normal brake operation and with respect to the brake pedal travel delayed to delay the brake pressure build-up at the wheel brakes of the second brake circuit.
  • a suitable, for example, coupled with a pedal travel sensor control means may be provided.
  • the regeneration device comprises a first one
  • Brake circuit associated pedal feedback simulation device and a switching means for selectively connecting the simulation device in the first brake circuit.
  • the second brake circuit can, but no such simulation device must be assigned.
  • the delay device may be configured to activate the simulation device a period of time after the start of the regenerative braking operation.
  • the time span can be fixed, variable or adjustable. An adjustability of the time span can be realized, for example, via an adjustable brake pedal travel, which leads to an activation of the simulation device (in this case, a pedal travel sensor can be used).
  • a pedal travel sensor can be used.
  • the simulation device can be designed in different ways.
  • the simulation device comprises a hydraulic chamber with a piston slidably received therein, which divides the hydraulic chamber into an input-side sub-chamber and into an output-side sub-chamber.
  • the two subchambers may be selectively connectable to each other.
  • the input-side sub-chamber can be connected or connectable to the master cylinder.
  • the connection device may comprise a second valve device with one or more valves.
  • the second valve device may be designed to assume a switch-on position and / or a switch-off position.
  • the simulation device In the switch-on position, the simulation device is connected to the first brake circuit by means of a fluidic separation of the two subchambers.
  • the simulation device In the shutdown position, however, the simulation device is switched off by means of a fluidic coupling of the two subchambers (that is, not connected to the first brake circuit).
  • the second valve device may at least partially comprise the first valve device.
  • at least one valve may belong to both the first valve device and the second valve device.
  • the output-side sub-chamber may be connected to the low-pressure accumulator in the shut-off position, while in normal braking mode in the same position, the output-side sub-chamber is separated from the low-pressure accumulator.
  • the master cylinder may comprise two hydraulic chambers separated by a displaceable piston, wherein a first hydraulic chamber is associated with the first brake circuit and a second hydraulic chamber is associated with the second brake circuit.
  • the deceleration Device be realized in that a hydraulic chamber-closing path of the second hydraulic chamber is longer than a hydraulic chamber-closing path of the first hydraulic chamber.
  • the closing path difference can be up to a few millimeters (for example, about 0.7 mm to 3 mm).
  • the deceleration device can cause hydraulic fluid from the first hydraulic chamber of the master cylinder to escape into the first brake circuit substantially without resistance (ie, for example, with a pressure less than approximately 1 to 5 bar) when the main cylinder is actuated by means of the brake pedal. that the hydraulic volume of the second hydraulic chamber remains substantially constant.
  • the first hydraulic chamber can be coupled or coupled to the low-pressure accumulator, so that the hydraulic fluid from the first hydraulic chamber can escape into the low-pressure accumulator essentially without resistance.
  • the regenerative vehicle brake may further comprise a third valve device, which is designed for the hydraulic decoupling of the wheel brakes of at least the first brake circuit in the regenerative braking operation of a hydraulic pressure built up in the first brake circuit (for example by means of the master cylinder).
  • the third valve device may comprise one or more valves (for example, valves of a vehicle stability control device).
  • valves for example, valves of a vehicle stability control device.
  • the above-discussed lock-up valve of the delay device may be associated with the third valve device.
  • the vehicle brake may comprise a device which, in regenerative braking operation, distributes a brake pressure distribution between the first vehicle and the vehicle brake. generating axle and the second vehicle axle relative to the normal braking operation in favor of the first vehicle axle raises.
  • the hydraulic pump can be activated in order to build up or increase a brake pressure in the first brake circuit.
  • the raising of the brake pressure distribution in favor of the first vehicle axle can take place in a lower brake pressure range (for example below a predetermined brake pressure upper limit) without reducing the brake pressure build-up at the wheel brakes of the second brake circuit.
  • the device may comprise a supply valve, by means of which the hydraulic pump hydraulic fluid (for example, from the brake fluid reservoir) can be fed.
  • a method for operating a regenerative vehicle brake with a first hydraulic brake circuit, which is associated with a first vehicle axle, a second hydraulic brake circuit, which is associated with a second vehicle axle, and a master cylinder, by means of which the two brake circuits are supplied with hydraulic fluid provided.
  • an asymmetric regenerative braking operation is performed with respect to the first and second brake circuits, in which compared to a normal braking operation, a brake pressure buildup is at least reduced by means of the master cylinder to wheel brakes of the first brake circuit and substantially unreduced to wheel brakes of the second brake circuit.
  • a buildup of brake pressure by means of the master cylinder in the second brake circuit can be delayed compared to normal brake operation.
  • the delay may refer to a brake pedal travel.
  • the deceleration is adjustable, for example, to implement two or more different pedal travel characteristics (eg, sporty / normal / parked).
  • the brake pressure buildup in the second brake circuit can only take place a certain period of time after the beginning of the regenerative braking operation.
  • the period of time can be variable and / or adjustable.
  • the adjustability of the time span may relate, for example, to the brake pedal travel, from which the brake pressure buildup takes place in the second brake circuit.
  • the beginning of the brake pressure build-up in the second brake circuit can be achieved by connecting a pedal reaction simulation device assigned to the first brake circuit. go hand in hand.
  • the brake pressure build-up in the second brake circuit can be an immediate consequence of the connection of the simulation device.
  • a brake pressure distribution between the first vehicle axle and the second vehicle axle is increased at least in regions (for example in a predetermined brake pressure range) in favor of the first vehicle axle compared to the normal brake operation.
  • a change in the brake pressure distribution can be done, for example, at the beginning of a regenerative braking with the aid of the hydraulic pump.
  • lo can reduce the efficiency of the regenerative braking operation by building a brake pressure on the wheel brakes of the first vehicle axle or even go back to zero, such a measure is quite tolerable in some operating conditions.
  • Such an operating state can be present, for example, when the vehicle battery i5 is completely or almost completely charged by the generator, the generator being disconnected from the first vehicle axle and / or the vehicle battery.
  • FIG. 2 is a state diagram of operating states of the regenerative vehicle brake of FIG. 1;
  • FIG. 3A is a schematic representation of the brake circuits of the vehicle brake according to FIG. 1 in normal braking operation
  • FIG. 3B is a sectional view of a pedal reaction simulation device of the vehicle brake according to FIG. 1 as well as the valve devices associated with this simulation device in normal brake operation;
  • FIG. 4A shows a schematic representation of the brake circuits of the vehicle brake system according to FIG. 1 at the beginning of a regenerative braking operation;
  • FIG. 4A shows a schematic representation of the brake circuits of the vehicle brake system according to FIG. 1 at the beginning of a regenerative braking operation;
  • 4B is a schematic diagram of the brake pressure on both axes of
  • Vehicle brake of Figure 1 at the beginning of the regenerative braking operation.
  • FIG. 5A is a schematic illustration of the brake circuits of the vehicle brake system according to FIG. 1 during a first phase of the regenerative braking operation
  • FIGS. 5B are schematic diagrams of the braking pressure on both axles of the driving and 5C generating brake according to FIG. 1 during the first phase of the regenerative braking
  • FIG. 6A is a schematic representation of the brake circuits of the vehicle brake system according to FIG. 1 during a second phase of the regenerative braking operation
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the pedal depression simulation apparatus of FIG. 3B and the valve means in the second phase of the regenerative braking operation
  • FIG. 6A is a schematic representation of the brake circuits of the vehicle brake system according to FIG. 1 during a second phase of the regenerative braking operation
  • FIG. 6B is a cross-sectional view of the pedal depression simulation apparatus of FIG. 3B and the valve means in the second phase of the regenerative braking operation
  • Fig. 6C is a schematic diagram of the brake pressure on both axes of
  • Vehicle brake of Figure 1 during the second phase of the regenerative braking operation.
  • Fig. 6D is a schematic diagram illustrating an adjustability of the deceleration of the brake pressure structure at the front axle
  • 7A is a schematic illustration of the brake circuits of the vehicle brake system according to FIG. 1 during a third phase of the regenerative braking operation; 7B is a schematic diagram of the brake pressure on both axes of
  • FIG. 8 is a schematic diagram illustrating the raising of the brake pressure distribution in favor of the rear axle in the regenerative braking operation.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a regenerative vehicle brake 10 for a hybrid two-axle motor vehicle.
  • two wheel brakes 12, 14, 16, 18 are provided on each of the two vehicle axles.
  • HR denotes the right rear wheel
  • HL the left rear wheel
  • VL the left front wheel
  • VR the right front wheel.
  • the vehicle brake 10 includes two hydraulic brake circuits 20, 22.
  • the wheel brakes 12, 14, 16, 18 are the two brake circuits 20, 22 according to a
  • the first brake circuit 20 supplies the two wheel brakes 12, 14 of the rear axle with hydraulic fluid
  • the second brake circuit 22 supplies the two wheel brakes 16, 18 of the front axle with hydraulic fluid.
  • the hybrid drive acts at least on the rear axle.
  • the vehicle brake shown in Fig. 1 further comprises a brake pedal 24 with a brake pedal 24 associated pedal travel sensor 26, a coupled to the brake pedal 24 brake booster 28 and a brake booster 28 in the direction of actuation of the brake pedal 24 subsequent Hauptzylin- 30th
  • the master cylinder 30 is a Associated brake fluid reservoir 32 in which under atmospheric pressure hydraulic fluid is stored.
  • the master cylinder 30 comprises two separate hydraulic chambers each having a variable volume.
  • the two hydraulic chambers of the master cylinder 30 are hydraulically coupled to one of the two brake circuits 20, 22, respectively, in order to convey hydraulic fluid to the wheel brakes 12, 14, 16, 18.
  • FIG. 2 illustrates the various operating states of the regenerative vehicle brake 10 of FIG. 1 in response to a driver request to decelerate the vehicle.
  • the brake request of the driver is first detected upon actuation of the brake pedal 24 in step 202.
  • the detection of the desired braking can be done for example by means of the pedal travel sensor 26.
  • next step 204 it is decided whether the braking request by means of a normal braking operation or a regenerative braking operation should be followed.
  • the current vehicle speed is evaluated for this purpose. For example, when the vehicle speed is below a lower speed limit (eg, 10 km / h) or above an upper speed limit (eg, 100 km / h), it may be decided to operate the vehicle brake 10 in the normal braking mode (state I in FIG. 2).
  • a decision for the normal braking operation can also be made when emergency braking takes place.
  • An emergency braking is usually present when, by means of the pedal travel sensor 26, a particularly rapid actuation of the brake pedal 24 is detected.
  • the wheel brakes 12, 14, 16, 18 are hydraulically actuated in a conventional manner without a generator for charging a battery
  • step 206 the current vehicle deceleration is determined in step 206 and the braking request in step 202 if necessary tracked.
  • the vehicle can be braked in a controlled manner.
  • step 204 If a decision is made against the normal braking operation in step 204,
  • regenerative braking operation In regenerative braking operation, the generator is connected to charge the vehicle battery.
  • the regenerative braking operation illustrated in FIG. 2 is asymmetrical with respect to the brake pressure buildup in the two brake circuits 20, 22. Namely, while in lo compared to the normal braking operation, a driver-induced brake pressure build-up by the master cylinder 30 to the wheel brakes 12, 14 of the driven rear axle (brake circuit 20) is locked, the brake pressure builds on the wheel brakes 16, 18 of the front axle (brake circuit 22) is delayed, but in total unreduced.
  • step 208 or state II. in FIG. 2 the case of regenerative braking without blending (step 208 or state II. in FIG. 2) is considered first. In regenerative braking without blending, in a first phase (step 210 or state ILI in FIG. 2), both the wheel brakes 12, 14 of the rear axle and the wheel brakes 16, 18 of FIG.
  • a further alternative provides that all wheel brakes 12, 14, 16, 18 remain coupled to the master cylinder 30, but actuation of the master cylinder 30 does not lead to any significant build up of brake pressure at the wheel brakes 12, 14, 16, 18.
  • step 210 a continuous comparison of the currently measured vehicle deceleration (step 206) with the currently measured braking request (step 202).
  • step 212 a second phase is changed, which is illustrated in FIG. 2 by step 212 (state ILII).
  • step 212 the wheel brakes 12, 14 of the rear axle remain fluidically disconnected from the master cylinder 30, while in a conventional manner, a brake pressure build-up on the wheel brakes 16, 18 of the front axle.
  • this brake pressure build-up at the front axle is delayed in relation to the brake pedal travel (that is, to achieve the same braking force at the front axle, a longer pedal travel is to be overcome in regenerative braking operation).
  • the maximum buildable on the wheel brakes 16, 18 of the front axle brake pressure is not locked or limited compared to the normal operation. In other words takes place at these wheel brakes 16, 18 a total unredu establisher brake pressure build-up.
  • step 212 a brake pressure build-up takes place only on the wheel brakes 16, 18 of the front axle, while the wheel brakes 12, 14 of the rear axle continue to be fluidically separated from the master cylinder 30 and thus remain unconfirmed.
  • step 212 If it is determined in step 212 by branching to steps 206 and 202 that the current vehicle deceleration remains behind the driver's braking request, it may be necessary to build up a brake pressure on the wheel brakes 12, 14 of the rear axle as well. In this case, the regenerative braking operation enters a third phase, which is illustrated in FIG. 2 by step 214 (state III.). According to step 214, a so-called blending takes place on the wheel brakes 12, 14 of the rear axle.
  • the wheel brakes 12, 14 are indeed disconnected from the master cylinder 30, but in the wheel brakes 12, 14 associated brake circuit 20th independent of the driver, a brake pressure is built up by means of the hydraulic pump of the hydraulic unit 34 in order to actuate the wheel brakes 12, 14 and to decelerate the rear axle.
  • a comparison of the current vehicle deceleration (step 206) with the current braking request of the driver (step 202) continuously takes place in order to ensure that the current brake state still agrees with the driver's request.
  • each of the states II.I, ILII and III. can be changed to normal brake operation (state I.). Such a change can, for example, be granted in the event of a fault or emergency braking.
  • FIG. 3A schematically shows further details of the structure of the vehicle brake system 10 according to FIG. 1.
  • FIG. 3A illustrates the components of the hydraulic unit 34 and their position in the normal braking mode (state I in FIG. 2).
  • the hydraulic unit 34 comprises a regeneration device 40, which is associated exclusively with the brake circuit 20 with the wheel brakes 12, 14 of the rear axle.
  • the brake circuit 22 assigned to the wheel brakes 16, 18 of the front axle has a conventional construction and, at any rate, is not adapted to the regenerative braking operation in the exemplary embodiment illustrated in FIG. 3A.
  • no regeneration device is provided between the master cylinder 30 and the wheel brakes 16, 18 of the rear axle. This measure is advantageous for safety reasons (less failure-prone components), simplifies the structure of the hydraulic unit 34 and also leads to a smaller size and lower production costs.
  • the two brake circuits 20, 22 have a matching construction except for the regeneration device 40 additionally provided in brake circuit 20. For this reason, only the structure of one of the two brake circuits 20, 22 will be explained in more detail below.
  • a common hydraulic pump 42 is provided for both brake circuits 20, 22 .
  • the hydraulic pump 42 is formed in the present embodiment as a six-piston pump, wherein each of the two brake circuits 20, 22 are each associated with three pistons.
  • the hydraulic pump 42 is on the input side via a respective shut-off Valve 44 ("supply valve") with the brake fluid reservoir 32 connectable. By opening the shut-off valve 44, the hydraulic pump 42 can therefore suck in hydraulic fluid from the brake fluid reservoir 32.
  • the hydraulic pump 42 is further connected to the regeneration device 40 and, with respect to the front axle brake circuit 22, to a low pressure accumulator (LPA).
  • LPA low pressure accumulator
  • the hydraulic pump 42 is connected via a respective further shut-off valve 46, 48 (“ABS ISO valve”), each with a wheel brake 12, 14, 16, 18.
  • ABS ISO valve shut-off valve
  • TC ISO valve check valve
  • TC ISO valve check valve
  • TC ISO valve check valve
  • each low-pressure accumulator 56 in each of the brake circuits 20, 22 is provided to temporarily store the hydraulic fluid flowing back from the wheel brakes 12, 14, 16, 18 when the dump valves 50, 52 are opened. Since each low-pressure accumulator 56 is coupled to the input side of the hydraulic pump 42, the cached hydraulic fluid can then during a subsequent operation of the hydraulic pump 42 again
  • the low-pressure accumulator 56 assigned to the rear axle brake circuit 20 also assumes an additional function explained in more detail below during the regenerative braking operation and is therefore shown in FIG. 3A as part of the regeneration device
  • the regeneration device 40 further comprises a pedal return simulation device 60 coupled on the input side to the master cylinder 30 and two valves 62, 64 connected downstream of the master cylinder 30 to the simulation device 60.
  • the valve 62 is opened in its normal position in normal braking mode as illustrated in FIG. 3A ("Normally Open” or NO valve),
  • FIG. 3B is a sectional view of the regeneration device 40 of FIG. 3A.
  • the regeneration device 40 comprises a housing 70, in which both the pedal action simulation device 60 and the NO valve 62 and the NC valve 64 are accommodated.
  • the housing 70 comprises a total of three fluid connections, namely a first fluid connection 72 to the master cylinder 30, a second fluid connection 74 to the low-pressure accumulator 56 and a third fluid connection 76 to the TC ISO valve 54.
  • the fluid connection 72 to the main cylinder 30 opens into a housing area in which the simulation device 60 is accommodated. As shown in Fig. 3B,
  • the simulation device 60 comprises a hydraulic chamber which is divided by a movable, spring-loaded piston 80 into an input-side sub-chamber 82 which can be coupled to the main cylinder 30 and an output-side sub-chamber 84.
  • the piston 80 i5 In its basic position shown in FIG. 3B, the piston 80 i5 is resiliently biased such that the volume of the input-side sub-chamber 82 is minimized.
  • the NO valve 62 is in the normal braking mode in its open basic position and connects the input-side sub-chamber 82 both (via the terminal 76) with
  • the NC valve 64 In normal braking operation, the NC valve 64 is in its closed basic position. In this basic position, the low-pressure accumulator 56 is on the input side of the output side of the NO valve 62 (and thus also of the sub-chambers 30 82, 84 of the simulation device 60 and the TC ISO valve 54) separated. This means that the master cylinder 30 is not coupled to the low-pressure accumulator 56 in the normal braking operation.
  • the vehicle brake 10 is then operated in the regenerative braking mode when a braking request has been detected in step 202 and a decision against the normal braking operation has been made in step 204.
  • a decision against the normal braking operation can be made, for example, when the vehicle speed is within a predetermined speed interval when the braking request is detected and, moreover, there is no emergency braking.
  • the NC valve 64 is opened. As explained with reference to FIG. 3B, in the open position of the NC valve 64, hydraulic fluid can be shifted from the master cylinder 30 to the low-pressure accumulator 56.
  • the generator is also connected to the rear axle and generates a braking torque acting on the vehicle when the generator is switched on.
  • FIG. 4B shows the course of the hydraulic pressures at the wheel brakes 12, 14 of the rear axle ("pressure HA") as well as at the wheel brakes 16, 18 of the front axle (“pressure VA”) from the actuation path of an input member of the master cylinder 30.
  • Fig. 4B can be read as a pedal characteristic of the brake pedal 24 in the regenerative braking mode
  • the pressure plotted in FIG. 4B is measured by the pressure sensors disposed between the respective TC ISO valve 54 and the ABS ISO valves 46, 48 in FIG. 4A.
  • the regenerative braking component refers to the deceleration effect on the motor vehicle, which results solely from the connection of the generator.
  • a master cylinder closing path (of about 1.5 mm) from the master cylinder 30.
  • no hydraulic fluid is supplied to the brake circuits 20, 22.
  • no hydraulic pressure is built up before overcoming the closing path in the brake circuits 20, 22.
  • the generator is already switched on immediately after detecting the desired braking and thus before overcoming the closing path, a regenerative deceleration of the motor vehicle originating from the very beginning builds up on the generator. This also starts the charging of the vehicle battery immediately after detecting the desired braking and before the construction of a hydraulic pressure by means of the master cylinder 30th
  • the wheel brakes 12, 14 of the rear axle are selectively separated from the master cylinder 30.
  • a separation is optional because, due to the open NC valve 64, the hydraulic fluid delivered by the master cylinder 30 is initially displaced into the low-pressure accumulator 56 without a substantial increase in pressure.
  • the ABS ISO valves 46, 48 are open in the initial stage of regenerative braking, no significant brake pressure could be generated on the wheel brakes 12 of the rear axle anyway, so that the ABS ISO valves 46, 48 could also remain open in state ILI (cf. Fig. 4A). As shown in the diagram of FIG.
  • Pressure increase in the front axle brake circuit 22 limited to the maximum value of about 1 bar.
  • This limitation of the pressure increase in the front-axle brake circuit 22 is due to a peculiarity of the master cylinder 30.
  • the hydraulic chamber of the master cylinder 30 associated with the front-axle brake circuit 22 is disposed between two movable pistons whose relative distance remains approximately constant as long as hydraulic fluid can escape from the hydraulic chamber associated with the rear-axle brake circuit 20 into the low-pressure accumulator 56 without a significant increase in pressure. Since the volume of the hydraulic chamber associated with the front axle brake circuit 22 thus remains approximately constant during the first phase of the regenerative braking operation, no hydraulic fluid is displaced from this hydraulic chamber into the front axle brake circuit 22. Therefore, the hydraulic pressure in the front-axle brake circuit 22 can not increase.
  • the first phase of the regenerative brake operation shown in FIGS. 5B and 5C corresponds to the state II illustrated in FIG. 2.
  • all wheel brakes 12, 14, 16, 18 are disconnected from the brake pressure build-up (or the brake pressure build-up at the wheel brakes 16, 18 is limited in any case), is the Regeneration efficiency extremely high during this phase of regenerative braking operation.
  • the regenerative braking operation then enters a second phase.
  • This second phase corresponds to the state II. II illustrated in FIG. 2, in which only the wheel brakes 12, 14 of the rear axle remain disconnected from the master cylinder 30, while a pedal-path-dependent hydraulic pressure is now established at the wheel brakes 16, 18 of the front axle.
  • this pressure build-up at the wheel brakes 16, 18 of the front axle but delayed because a longer pedal travel must be covered so that the same hydraulic pressure at the wheel brakes 16, 18 adjusts the front axle.
  • Closing the NO valve 62 causes the simulation device 60 to be activated. More specifically, closing the NO valve 62 releases the fluidic short circuit between the input-side sub-chamber 82 and the output-side sub-chamber 84 of the simulation device 60 (see FIG. , From the-
  • the hydraulic fluid flowing from the master cylinder into the input-side sub-chamber 82 can no longer escape in the direction of the low-pressure accumulator 56 or the TC ISO valve 54. Rather, the hydraulic fluid delivered from the master cylinder 30 collects in the input-side sub-chamber 82 and leads to a displacement of the piston 80 against its spring-biased
  • Fig. 3B shows the increase in volume of the input-side sub-chamber 82 and the concomitant reduction in volume of the output-side sub-chamber 84th
  • the hydraulic separation of the fluid column between the master cylinder 30 and the input-side sub-chamber 82 of the simulation device 60 on the one hand and the fluid column between the output-side sub-chamber 84 and the further downstream components of the rear-axle brake circuit 20 on the other hand is characterized in Fig. 6A by different line types.
  • the first fluid column is illustrated with dotted lines, while the second fluid column is indicated by solid lines.
  • the closing of the NO valve 62 and the associated activation of the simulation device 60 cause a pressure increase in the first, dotted column of fluid with further actuation of the brake pedal 28.
  • This pressure increase is due to the fact that an increase in the volume of the input side sub-chamber 82 of the simulation device 60 only against the resilient bias of the piston 80 is possible.
  • the bias of the piston 80 therefore defines the course of the pressure rise.
  • the increase in pressure in the front-axle brake circuit 22 is attributable to the fact that the hydraulic chamber of the master cylinder 30 assigned to this brake circuit 22 decreases, so that hydraulic fluid from this hydraulic chamber is fed into the front-axle brake circuit 22.
  • the hydraulic chamber reduction is due to the fact that the distance between the two piston defining the hydraulic chamber decreases due to the pressure increase in the hydraulic chamber associated with the rear axle brake circuit 20.
  • FIG. 6C shows that the time of closing the NO valve 62 can be freely selected within certain limits (dotted arrow). In this way, the pedal characteristics can be adjusted in regenerative braking ⁇ operation. Another switching point for the NO valve 62 with respect to the pedal travel thus provides a different pedal feel. This fact can be targeted to realize different Pedalweg characterizinga. As shown in Fig. 6D, for example, in a sporting mode, a previous shift point and thus a "shorter pedal” can be set, while in a normal or park mode, a later shift time and thus a "longer pedal” can be selected.
  • the braking request requested by the driver can not be completely satisfied solely by the deceleration effect of the generator and the brake pressure at the wheel brakes 16, 18 of the front axle.
  • the regenerative braking operation can therefore enter a third phase (state III in FIG. 2) in which an additional brake pressure is generated at the wheel brakes 12, 14 of the rear axle by means of the hydraulic pump 42 ("blending ⁇ " ).
  • the ABS ISO valves 46, 48 are opened prior to activation of the hydraulic pump 42.
  • Fig. 7A shows the state of the vehicle brake 10 after the opening of the ABS ISO valves 46, 48.
  • Fig. 7B shows the state of the vehicle brake 10 after the opening of the ABS ISO valves 46, 48.
  • a brake pressure builds up on the Wheel brakes 12, 14 of the rear axle.
  • Overall therefore, also increases the applied at the rear axle brake component, since in addition to the deceleration effect of the generator brake pressure to the wheel brakes 12, 14 of the rear axle is generated.
  • the hydraulic pump 42 is coupled on the input side to the low-pressure accumulator 56 of the regeneration device 40. Since the low pressure accumulator 56 has been filled with hydraulic fluid in the preceding phases of the regenerative braking operation (see states II.I. and II.II. in Fig. 2), the hydraulic pump 42 stands for blending (state III in Fig. 2). On the input side always sufficient hydraulic fluid available to build a supporting brake pressure to the wheel brakes 12, 14 of the rear axle. The brake pressure build-up on the wheel brakes 12, 14 can therefore take place up to the stability limit, in which control systems such as ABS or ESP intervene.
  • control systems such as ABS or ESP intervene.
  • the resulting deceleration of the pressure build-up at the wheel brakes 16, 18 of the front axle significantly increases the regeneration efficiency at the rear axle.
  • at least the rear wheel brakes 12, 14 can be set pressure-free (0 bar) by closing the ABS ISO valves 46, 48, which also increases the regeneration efficiency.
  • the vehicle battery may have been fully charged by the generator, so that in a subsequent regenerative braking, although the regeneration submission is activated, but the generator remains disconnected from the rear axle and / or the vehicle battery.
  • a braking torque on the rear axle can be generated by building up a brake pressure on the wheel brakes 12, 14 by means of the hydraulic pump 42.
  • the brake pressure at the wheel brakes 12, 14 of the rear axle can be adjusted in such a way that the portion of the vehicle deceleration going back to the rear axle is increased in regions compared to the normal brake mode ("installed distribution") . This situation is illustrated generally in FIG ,
  • the increase is expediently only in a lower delay range (for example below a predetermined upper limit), since most braking operations take place in this lower range.
  • Fig. 9 is a diagram showing in more detail the rear axle / front axle distribution of brake pressure as a function of time and pedal travel.
  • point 1 in the diagram of Fig. 9.
  • 12 mm pedal travel point 2
  • the increase of the rear axle brake pressure is reduced and the supply valve 44 is closed again with increasing pressure request.
  • the asymmetry proposed herein with respect to the design of the regenerative vehicle brake 10 is particularly advantageous in connection with an asynchronous (ie non-simultaneous) switching of the NO valve 62 and the NC valve 64.
  • the switching points for the NO valve 62 and / or The NC valve 64 can be selected, for example, as a function of the actuation speed (starting speed) of the brake pedal 24, the current vehicle speed or the driving state (realization of a parking aid by a longer brake pedal travel or pedal travel shortening in sports mode or as a "crash assistant") to simulate the brake pad wear on the rear wheel brakes 12, 14, the number of regenerative braking operations are counted (actuation counter).
  • a volume ratio of greater than 1 has proven useful.
  • one volume unit of hydraulic fluid from the master cylinder corresponds to a displacement of 1.5 volume units of hydraulic fluid in the direction of the low-pressure accumulator 56.
  • Such a ratio furthermore ensures that sufficient hydraulic volume is always available in the low-pressure accumulator 56 for intake for the hydraulic pump 42 .
  • the hydraulic gain associated with this translation allows a smaller dimensioning of the brake booster 28 and a pressure superposition with blending of up to fifty percent. It is understood that the embodiments described above can be modified in various ways.

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Abstract

Es wird eine regenerative Fahrzeugbremse mit einem ersten hydraulischen Bremskreis (20), dem eine erste Fahrzeugachse zugeordnet ist, einem zweiten hydraulischen Bremskreis (22), dem eine zweite Fahrzeugachse zugeordnet ist, und einem Hauptzylinder (30), mittels dessen die beiden Bremskreise mit Hydraulikfluid versorgbar sind, beschrieben. Die Fahrzeugbremse umfasst eine Regenerations-Einrichtung (40), die einen in Bezug auf den ersten und den zweiten Bremskreis asymmetrischen regenerativen Bremsbetrieb gestattet. Die Asymmetrie resultiert daraus, dass im Vergleich zu einem Normalbremsbetrieb ein Bremsdruckaufbau mittels des Haupt Zylinders (30) an Radbremsen (12, 14) des ersten Bremskreises (20) zumindest reduziert ist, während der Bremsdruckaufbau mittels des Haupt Zylinders (30) an den Radbremsen (16, 18) des zweiten Bremskreises (22) unreduziert erfolgt.

Description

Regenerative Fahrzeugbremse und Betriebsverfahren hierfür Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein das Gebiet der Fahrzeugbremsen. Genauer gesagt wird eine regenerative Fahrzeugbremse für ein Fahrzeug mit Hybrid- Antrieb beschrieben. Ferner wird ein Betriebsverfahren für diese regenerative Fahr- zeugbremse angegeben.
Hintergrund
Aufgrund knapper und damit teurer werdender fossiler Brennstoffe sind in den letz- ten Jahren immer mehr Kraftfahrzeuge mit einem Hybrid-Antrieb ausgerüstet worden. Solche Fahrzeuge umfassen zusätzlich zu einem herkömmlichen Verbrennungsmotor auch noch einen Elektromotor.
Der Elektromotor treibt in bestimmten Fahrzuständen zusätzlich zum Verbren- nungsmotor oder anstatt des Verbrennungsmotors das Fahrzeug an. Der Elektromotor ist ferner dazu ausgelegt, bei einer so genannten regenerativen Bremsung als Generator betrieben zu werden, um eine Fahrzeugbatterie aufzuladen. Die in der aufgeladenen Batterie gespeicherte chemische Energie findet dann in einem elektromotorischen Betrieb des Generators wieder Verwendung zum Antrieb des Kraftfahr- zeugs.
Während im Normalbremsbetrieb Bewegungsenergie des Fahrzeugs aufgrund des reibschlüssigen Zusammenwirkens von Bremsbacken und Bremsscheiben an den Radbremsen in Wärmeenergie umgewandelt wird, erfolgt im regenerativen Brems- betrieb somit ein Aufladen der Fahrzeugbatterie. Da im regenerativen Bremsbetrieb das Abbremsen des Kraftfahrzeugs mittels des Generators erfolgt, können die Radbremsen unbetätigt bleiben. In der Regel ist dies sogar erwünscht, da jegliche an den Radbremsen in Wärmeenergie umgewandelte Bewegungsenergie nicht mehr zum Aufladen der Fahrzeugbatterie zur Verfügung steht.
Um herkömmliche hydraulische Fahrzeugbremsen für den regenerativen Bremsbetrieb umzurüsten, können zusätzliche Ventileinrichtungen zwischen dem Haupt- zylinder und den Radbremsen vorgesehen sein oder existierende Ventileinrichtungen geeignet angesteuert werden. Die Ventileinrichtungen werden im regenerativen Bremsbetrieb in eine sperrende Stellung geschaltet, um das Betätigen der Radbremsen zu verhindern. Das aus einem Hauptzylinder der Fahrzeugbremse verdrängte Hydraulikfluid strömt dann nicht zu den Radbremsen, sondern wird beispielsweise in den Bremsflüssigkeitsbehälter oder in eine zusätzlich vorgesehene Kammer unter Atmosphärendruck verschoben. Damit der Fahrer auch im regenerativen Bremsbetrieb das gewohnte Pedalrückwirkungsverhalten erhält, ist es im regenerativen Bremsbetrieb üblich, eine Simulationseinrichtung zuzuschalten, welche die gewohnte Pedalrückwirkung simuliert.
Bei herkömmlichen hydraulischen Fahrzeugbremsanlagen mit zwei Bremskreisen wird für jeden der beiden Bremskreise je eine Absperrventileinrichtung sowie je ein Pedal- rückwirkungs-Simulator vorgesehen. Mittels der Absperrventileinrichtungen werden im regenerativen Bremsbetrieb dann sämtliche der üblicherweise vier Radbremsen vom Hauptzylinder abgekoppelt, während zeitgleich die beiden Simulatoren hinzugeschaltet werden.
Die herkömmlichen regenerativen Fahrzeugbremsen erfordern einen vergleichsweise hohen Aufwand hinsichtlich der zusätzlich vorgesehenen Komponenten sowie deren Ansteuerung. Dieser Aufwand führt nicht nur zu höheren Kosten und zusätzlichen Sicherheitsrisiken. Vielmehr nehmen die zusätzlichen Komponenten auch oftmals knappen Bauraum ein, erhöhen das Gesamtgewicht und sind darüber hinaus regelmäßig zu warten.
Kurzer Abriss
Es besteht daher ein Bedarf an einer regenerativen Fahrzeugbremse mit hoher Betriebssicherheit, die hinsichtlich eines der oben genannten oder anderer Aspekte weniger Aufwand erfordert.
Zu diesem Zweck wird eine regenerative Fahrzeugbremse bereitgestellt, die einen ersten hydraulischen Bremskreis, dem eine erste Fahrzeugachse zugeordnet ist, einen zweiten hydraulischen Bremskreis, dem eine zweite Fahrzeugachse zugeordnet ist, sowie einen Hauptzylinder, mittels dessen die beiden Bremskreise mit Hydraulikfluid versorgbar sind, umfasst. Die regenerative Fahrzeugbremse umfasst ferner eine Regenerations-Einrichtung, die einen in Bezug auf den ersten und den zweiten Bremskreis asymmetrischen regenerativen Bremsbetrieb gestattet, in dem im Vergleich zu einem Normalbremsbetrieb ein Bremsdruckaufbau mittels des Hauptzylinders an Radbremsen des ersten Bremskreises zumindest reduziert ist und an
Radbremsen des zweiten Bremskreises im Wesentlichen unreduziert erfolgt. An den Radbremsen des ersten Bremskreises kann im regenerativen Bremsbetrieb der Bremsdruckaufbau mittels des Hauptzylinders auch vollständig gesperrt sein.
Die erste Fahrzeugachse kann im regenerativen Bremsbetrieb selektiv mit einem Generator eines Fahrzeug-Hybridantriebs koppelbar sein. Die zweite Fahrzeugachse kann hingegen in herkömmlicher Weise ausgebildet werden (also beispielsweise nicht zur Kopplung mit dem Generator vorgesehen sein). Bei einer derartigen Ausgestaltung resultiert die Asymmetrie des regenerativen Bremsbetriebs daraus, dass lediglich eine der beiden Fahrzeugachsen im regenerativen Bremsbetrieb über den zugeschalteten Generator eine Regenerationsleistung liefert. Bei der ersten Fahr- zeugachse kann es sich um eine Hinterachse oder um eine Vorderachse handeln. Wenigstens die erste Fahrzeugachse kann eine angetriebene Fahrzeugachse sein.
Das aus dem Hauptzylinder im regenerativen Bremsbetrieb in Richtung der Radbremsen des ersten Bremskreises verschobene Hydraulikfluid kann gemäß einer ersten Variante in den Bremsflüssigkeitsbehälter gefördert werden. Gemäß einer zweiten Variante wird dieses Hydraulikfluid in eine zusätzliche, unter Atmosphärendruck stehende Kammer gefördert. Gemäß einer dritten Variante umfasst die Regenerations- Einrichtung einen dem ersten Bremskreis zugeordneten Niederdruckspeicher, der zur Aufnahme von Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder im regenerativen Bremsbetrieb ausgebildet ist.
Das in den Niederdruckspeicher geförderte Hydraulikfluid kann im regenerativen Bremsbetrieb erforderlichenfalls dem ersten Bremskreis (und insbesondere den Radbremsen des ersten Bremskreises) wieder zugeführt werden. Zu diesem Zweck kann eine Hydraulikpumpe vorgesehen sein, die eingangsseitig mit dem Niederdruckspeicher verbunden oder verbindbar ist. Die Hydraulikpumpe kann dazu ausgebildet sein, zur Bremsdruckerzeugung oder Bremsdruckerhöhung im regenerativen Bremsbetrieb Hydraulikfluid aus dem Niederdruckspeicher in den ersten Bremskreis zu fördern. Auf diese Weise kann während des Generatorbetriebs Bremsdruck an den Radbremsen des ersten Bremskreises aufgebaut werden. Die daraus resultierende Betätigung der Radbremsen mittels der Hydraulikpumpe im regenerativen Bremsbetrieb wird manchmal auch als "Blending" bezeichnet. Die Regenerations-Einrichtung kann eine Verzögerungs-Einrichtung umfassen, die im regenerativen Bremsbetrieb einen Bremsdruckaufbau mittels des Hauptzylinders an den Radbremsen des zweiten Bremskreises im Vergleich zum Normalbremsbetrieb verzögert. Diese Verzögerung kann sich auf ein zeitliches Verhalten, auf einen
Bremspedalweg oder auf beides beziehen. So kann also beispielsweise der Bremspedalweg, um im zweiten Bremskreis einen bestimmten Bremsdruck aufzubauen, im Normalbremsbetrieb kürzer sein als im regenerativen Bremsbetrieb. Gleichwohl kann der Bremsdruckaufbau an den Radbremsen des zweiten Bremskreises unreduziert erfolgen (es könnte aber beispielsweise ein längerer Pedalweg erforderlich sein, um den maximalen Bremsdruck aufzubauen).
Die Verzögerungs-Einrichtung kann eine erste Ventil-Einrichtung mit einem oder mehreren Ventilen umfassen. Die erste Ventil-Einrichtung ist dazu ausgebildet, im regenerativen Bremsbetrieb den Hauptzylinder mit dem Niederdruckspeicher zu verbinden und/oder im Normalbremsbetrieb den Hauptzylinder vom Niederdruckspeicher zu trennen. Des Weiteren kann die Verzögerungs-Einrichtung ein Sperr-Ventil umfassen, das zwischen dem Hauptzylinder und den Radbremsen des zweiten Bremskreises angeordnet ist. Das Sperr-Ventil kann im regenerativen Bremsbetrieb im Ver- gleich zum Normalbremsbetrieb und in Bezug auf den Bremspedalweg verzögert geöffnet werden, um den Bremsdruckaufbau an den Radbremsen des zweiten Bremskreises zu verzögern. Zu diesem Zweck kann eine geeignete, beispielsweise mit einem Pedalwegsensor gekoppelte Steuereinrichtung vorgesehen sein. Gemäß einer Variante umfasst die Regenerations-Einrichtung eine dem ersten
Bremskreis zugeordnete Pedalrückwirkungs-Simulationseinrichtung sowie eine Zu- schalt-Einrichtung zum selektiven Zuschalten der Simulationseinrichtung in den ersten Bremskreis. Dem zweiten Bremskreis kann, muss jedoch keine derartige Simulationseinrichtung zugeordnet werden.
Die Verzögerungs-Einrichtung kann ausgebildet sein, die Simulationseinrichtung eine Zeitspanne nach Beginn des regenerativen Bremsbetriebs zu aktivieren. Die Zeitspanne kann fest, variabel oder einstellbar sein. Eine Einstellbarkeit der Zeitspanne lässt sich beispielsweise über einen einstellbaren Bremspedalweg, der zu einer Akti- vierung der Simulationseinrichtung führt, realisieren (hierbei kann ein Pedalwegsensor Verwendung finden). Mit dem Zuschalten der Simulationseinrichtung kann der Bremsdruckaufbau an den Radbremsen des zweiten Bremskreises einhergehen. So kann der Bremsdruckaufbau an diesen Radbremsen beispielsweise eine unmittelbare Folge des Zuschaltens der Simulationseinrichtung sein.
Die Simulationseinrichtung kann auf unterschiedliche Art und Weise ausgebildet sein. In einer beispielhaften Realisierung umfasst die Simulationseinrichtung eine Hydraulikkammer mit einem darin verschieblich aufgenommenen Kolben, der die Hydraulikkammer in eine eingangsseitige Unterkammer sowie in eine ausgangsseitige Unterkammer aufteilt. Die beiden Unterkammern können selektiv miteinander verbindbar sein. Ferner kann die eingangsseitige Unterkammer mit dem Hauptzylinder verbun- den oder verbindbar ausgebildet werden.
Die Zuschalt-Einrichtung kann eine zweite Ventil-Einrichtung mit einem oder mehreren Ventilen umfassen. Bei einer Simulationseinrichtung mit zwei variablen Unterkammern kann die zweite Ventil-Einrichtung dazu ausgelegt sein, eine Zuschalt- Stellung und/oder eine Abschalt-Stellung einzunehmen. In der Zuschalt-Stellung ist die Simulationseinrichtung mittels einer fluidischen Trennung der beiden Unterkammern dem ersten Bremskreis zugeschaltet. In der Abschalt-Stellung ist die Simulationseinrichtung hingegen mittels einer fluidischen Kopplung der beiden Unterkammern abgeschaltet (das heißt, dem ersten Bremskreis nicht zugeschaltet).
Die zweite Ventileinrichtung kann zumindest teilweise die erste Ventil-Einrichtung umfassen. Mit anderen Worten kann wenigstens ein Ventil sowohl zur ersten Ventil- Einrichtung als auch zur zweiten Ventil-Einrichtung gehören. Bei einer derartigen Realisierung der Ventil-Einrichtungen ist es möglich, in der Zuschalt-Stellung die ausgangsseitige Unterkammer der Simulationseinrichtung mit dem Niederdruckspeicher zu verbinden und/oder in der Abschalt-Stellung die ausgangsseitige Unterkammer wahlweise mit dem Niederdruckspeicher zu verbinden und von dem Niederdruckspeicher zu trennen. Im regenerativen Bremsbetrieb kann in der Abschalt- Stellung die ausgangsseitige Unterkammer mit dem Niederdruckspeicher verbunden sein, während im Normalbremsbetrieb in derselben Stellung die ausgangsseitige Unterkammer vom Niederdruckspeicher getrennt ist.
Auch was den Hauptzylinder anbelangt, sind unterschiedlichste Ausgestaltungen denkbar. So kann der Hauptzylinder zwei mittels eines verschieblichen Kolbens ge- trennte Hydraulikkammern umfassen, wobei eine erste Hydraulikkammer dem ersten Bremskreis und eine zweite Hydraulikkammer dem zweiten Bremskreis zugeordnet ist. Bei einer solchen Ausgestaltung des Hauptzylinders kann die Verzögerungs- Einrichtung dadurch realisiert sein, dass ein Hydraulikkammer-Schließweg der zweiten Hydraulikkammer länger ist als ein Hydraulikkammer-Schließweg der ersten Hydraulikkammer. Eine solche Ausgestaltung ermöglicht einen regenerativen Bremsbetrieb, in dem nach einem ersten Pedalweg Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulik- kammer und erst nach einem zweiten, längeren Pedalweg Hydraulikfluid aus der zweiten Hydraulikkammer verdrängt wird. Der Schließwegunterschied kann bis zu einigen Millimetern betragen (zum Beispiel ungefähr 0,7 mm bis 3 mm).
Die Verzögerungs-Einrichtung kann bewirken, dass bei einer Betätigung des Hauptzy- linders mittels des Bremspedals Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikkammer des Hauptzylinders im Wesentlichen widerstandsfrei (also z.B. mit einem Druck weniger als ungefähr 1 bis 5 bar) derart in den ersten Bremskreis entweichen kann, dass das Hydraulikvolumen der zweiten Hydraulikkammer im Wesentlichen konstant bleibt. Zu diesem Zweck kann im regenerativen Bremsbetrieb die erste Hydraulikkammer mit dem Niederdruckspeicher gekoppelt oder koppelbar sein, so dass das Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikkammer im Wesentlichen widerstandsfrei in den Niederdruckspeicher entweichen kann. Wenn dann bei einer Aktivierung der Simulationseinrichtung durch die Verzögerungs-Einrichtung im regenerativen Bremsbetrieb die zugeschaltete Simulationseinrichtung einer Betätigung des Hauptzylinders einen Widerstand entgegenstellt, kommt es zu einem Austritt von Hydraulikfluid aus der zweiten Hydraulikkammer in den zweiten Bremskreis. Dabei baut sich an den Radbremsen des zweiten Bremskreises dann verzögert (aber zumindest im Wesentlichen unreduziert) ein Bremsdruck auf. Die regenerative Fahrzeugbremse kann ferner eine dritte Ventil-Einrichtung umfassen, die zum hydraulischen Abkoppeln der Radbremsen wenigstens des ersten Bremskreises im regenerativen Bremsbetrieb von einem im ersten Bremskreis (zum Beispiel mittels des Hauptzylinders) aufgebauten Hydraulikdruck ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich eine Betätigung der Radbremsen und eine damit einher ge- hende Umwandlung der Bewegungsenergie des Fahrzeugs in Wärmeenergie vermeiden. Die dritte Ventil-Einrichtung kann ein oder mehrere Ventile (zum Beispiel Ventile einer Fahrzeugstabilitäts-Regeleinrichtung) umfassen. Beispielsweise kann das oben erläuterte Sperr-Ventil der Verzögerungs-Einrichtung zur dritten Ventil-Einrichtung gehören.
Auch ist es denkbar, dass die Fahrzeugbremse eine Einrichtung umfasst, die im regenerativen Bremsbetrieb eine Bremsdruck-Verteilung zwischen der ersten Fahr- zeugachse und der zweiten Fahrzeugachse gegenüber dem Normalbremsbetrieb zugunsten der ersten Fahrzeugachse anhebt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Hydraulikpumpe aktiviert werden, um im ersten Bremskreis einen Bremsdruck aufzubauen oder zu erhöhen. Das Anheben der Bremsdruck-Verteilung zugunsten der ersten Fahrzeugachse kann in einem unteren Bremsdruckbereich (beispielsweise unterhalb einer vorgegebenen Bremsdruck-Obergrenze) erfolgen, ohne den Bremsdruckaufbau an den Radbremsen des zweiten Bremskreises zu reduzieren. Die Einrichtung kann ein Supply-Ventil umfassen, mittels dessen der Hydraulikpumpe Hydraulikfluid (beispielsweise aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter) zuführbar ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer regenerativen Fahrzeugbremse mit einem ersten hydraulischen Bremskreis, dem eine erste Fahrzeugachse zugeordnet ist, einem zweiten hydraulischen Bremskreis, dem eine zweite Fahrzeugachse zugeordnet ist, und einem Hauptzylinder, mittels dessen die beiden Bremskreise mit Hydraulikfluid versorgbar sind, bereitgestellt. Gemäß diesem Verfahren wird ein in Bezug auf den ersten und den zweiten Bremskreis asymmetrischer regenerativer Bremsbetrieb durchgeführt, in dem im Vergleich zu einem Normalbremsbetrieb ein Bremsdruckaufbau mittels des Hauptzylinders an Radbremsen des ersten Bremskreises zumindest reduziert wird und an Radbremsen des zweiten Bremskreises im Wesentlichen unreduziert erfolgt.
Im regenerativen Bremsbetrieb kann ferner ein Bremsdruckaufbau mittels des Hauptzylinders im zweiten Bremskreis im Vergleich zum Normalbremsbetrieb verzögert werden. Dabei kann sich die Verzögerung auf einen Bremspedalweg beziehen. Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Verzögerung einstellbar ist, beispielsweise um zwei oder mehr unterschiedliche Pedalwegcharakteristika (zum Beispiel sportlich/normal/Parken) zu implementieren.
Der Bremsdruckaufbau im zweiten Bremskreis kann erst eine bestimmte Zeitspanne nach Beginn des regenerativen Bremsbetriebs erfolgen. Die Zeitspanne kann variabel und/oder einstellbar sein. Die Einstellbarkeit der Zeitspanne kann sich beispielsweise auf den Bremspedalweg beziehen, ab dem der Bremsdruckaufbau im zweiten Bremskreis erfolgt. Der Beginn des Bremsdruckaufbaus im zweiten Bremskreis kann mit dem Zuschalten einer dem ersten Bremskreis zugeordneten Pedalrückwirkungs-Simulationseinrich- tung einhergehen. So kann der Bremsdruckaufbau im zweiten Bremskreis beispielsweise eine unmittelbare Folge des Zuschaltens der Simulationseinrichtung sein.
Gemäß einer weiteren Implementierung wird im regenerativen Bremsbetrieb eine 5 Bremsdruck-Verteilung zwischen der ersten Fahrzeugachse und der zweiten Fahrzeugachse gegenüber dem Normalbremsbetrieb zugunsten der ersten Fahrzeugachse zumindest bereichsweise (etwa in einem vorgegebenen Bremsdruckbereich) erhöht. Eine solche Änderung der Bremsdruck-Verteilung kann beispielsweise zu Beginn einer regenerativen Bremsung unter Zuhilfenahme der Hydraulikpumpe erfolgen. Zwar lo kann die Effizienz des regenerativen Bremsbetriebs durch Aufbau eines Bremsdrucks an den Radbremsen der ersten Fahrzeugachse eingeschränkt werden oder sogar auf null zurückgehen, eine solche Maßnahme ist jedoch in einigen Betriebszuständen durchaus tolerierbar. Ein solcher Betriebszustand kann beispielsweise bei einer vom Generator vollständig oder annähernd vollständig aufgeladenen Fahrzeugbatterie i5 vorliegen, wobei der Generator von der ersten Fahrzeugachse und/oder der Fahrzeugbatterie abgekoppelt ist.
Beschreibung der Zeichnungen
2o Weitere Einzelheiten, Vorteile und Aspekte der hier beschriebenen regenerativen Fahrzeugbremse sowie des hierfür vorgesehenen Betriebsverfahrens ergeben sich aus den nachfolgenden Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer zweikreisigen regenerativen Fahrzeug-
25 bremse;
Fig. 2 ein Zustandsdiagramm von Betriebszuständen der regenerativen Fahrzeugbremse gemäß Fig. 1;
3o Fig. 3A eine schematische Darstellung der Bremskreise der Fahrzeugbremse gemäß Fig. 1 im Normalbremsbetrieb;
Fig. 3B eine Schnittdarstellung einer Pedalrückwirkungs-Simulationseinrichtung der Fahrzeugbremse gemäß Fig. 1 sowie der dieser Simulationseinrich- 35 tung zugeordneten Ventil-Einrichtungen im Normalbremsbetrieb; Fig. 4A eine schematische Darstellung der Bremskreise der Fahrzeugbremsanlage gemäß Fig. 1 zu Beginn eines regenerativen Bremsbetriebs;
Fig. 4B ein schematisches Diagramm des Bremsdrucks an beiden Achsen der
Fahrzeugbremse gemäß Fig. 1 zu Beginn des regenerativen Bremsbetriebs;
Fig. 5A eine schematische Darstellung der Bremskreise der Fahrzeugbremsanlage gemäß Fig. 1 während einer ersten Phase des regenerativen Bremsbetriebs;
Fign. 5B schematische Diagramme des Bremsdrucks an beiden Achsen der Fahr und 5C zeugbremse gemäß Fig. 1 während der ersten Phase des regenerativen
Bremsbetriebs;
Fig. 6A eine schematische Darstellung der Bremskreise der Fahrzeugbremsanlage gemäß Fig. 1 während einer zweiten Phase des regenerativen Bremsbetriebs; Fig. 6B eine Schnittdarstellung der Pedalrückwirkungs-Simulationseinrichtung gemäß Fig. 3B sowie der Ventil-Einrichtungen in der zweiten Phase des regenerativen Bremsbetriebs;
Fig. 6C ein schematisches Diagramm des Bremsdrucks an beiden Achsen der
Fahrzeugbremse gemäß Fig. 1 während der zweiten Phase des regenerativen Bremsbetriebs;
Fig. 6D ein schematisches Diagramm, welches eine Einstellbarkeit der Verzögerung des Bremsdruckaufbaus an der Vorderachse veranschaulicht;
Fig. 7A eine schematische Darstellung der Bremskreise der Fahrzeugbremsanlage gemäß Fig. 1 während einer dritten Phase des regenerativen Bremsbetriebs; Fig. 7B ein schematisches Diagramm des Bremsdrucks an beiden Achsen der
Fahrzeugbremse gemäß Fig. 1 während der dritten Phase des regenerativen Bremsbetriebs; Fig. 8 ein schematisches Diagramm, welches das Anheben der Bremsdruckverteilung zugunsten der Hinterachse im regenerativen Bremsbetrieb veranschaulicht; und
Fig. 9 ein schematisches Diagramm, welches den zeitabhängigen Verlauf des
Pedalwegs sowie des Bremsdruckaufbaus an der Vorderachse und der Hinterachse veranschaulicht. Detaillierte Beschreibung
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele einer regenerativen Fahrzeugbremse sowie eines hierfür vorgesehenen Betriebsverfahrens anhand der Figuren erläutert. Übereinstimmende Elemente sind dabei in den Figuren mit denselben Bezugszeichen bezeichnet.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer regenerativen Fahrzeugbremse 10 für ein zweiachsiges Kraftfahrzeug mit Hybridantrieb. An jeder der beiden Fahrzeugachsen sind jeweils zwei Radbremsen 12, 14, 16, 18 vorgesehen. In Fig. 1 bezeichnet HR das rechte Hinterrad, HL das linke Hinterrad, VL das linke Vorderrad und VR das rechte Vorderrad.
Die Fahrzeugbremse 10 umfasst zwei hydraulische Bremskreise 20, 22. Die Radbremsen 12, 14, 16, 18 sind den beiden Bremskreisen 20, 22 gemäß einer
Schwarz/Weiß- oder Hinterachse/Vorderachse-Aufteilung zugeordnet. Mit anderen Worten versorgt der erste Bremskreis 20 die beiden Radbremsen 12, 14 der Hinterachse mit Hydraulikfluid, während der zweite Bremskreis 22 die beiden Radbremsen 16, 18 der Vorderachse mit Hydraulikfluid versorgt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wirkt der Hybridantrieb zumindest auf die Hinterachse.
Die in Fig. 1 dargestellte Fahrzeugbremse umfasst ferner ein Bremspedal 24 mit einem diesem Bremspedal 24 zugeordneten Pedalwegsensor 26, einen mit dem Bremspedal 24 gekoppelten Bremskraftverstärker 28 sowie einen dem Bremskraftverstärker 28 in Betätigungsrichtung des Bremspedals 24 nachfolgenden Hauptzylin- der 30. Dem Hauptzylinder 30 ist ein Bremsflüssigkeitsbehälter 32 zugeordnet, in dem unter Atmosphärendruck Hydraulikfluid bevorratet wird. Wie in Fig. 1 nur schematisch angedeutet, umfasst der Hauptzylinder 30 zwei separate Hydraulikkammern mit jeweils veränderlichem Volumen. Die beiden Hydraulikkammern des Hauptzylinders 30 sind mit jeweils einem der beiden Bremskreise 20, 22 hydraulisch koppelbar, um Hydraulikfluid zu den Radbremsen 12, 14, 16, 18 zu fördern.
Zwischen dem Hauptzylinder 30 und den Radbremsen 12, 14, 16, 18 ist ein Hydraulikaggregat 34 angeordnet. Das Hydraulikaggregat 34 umfasst weitere maßgebliche Komponenten der regenerativen Fahrzeugbremse 10, wie beispielsweise eine Vielzahl von Ventilen, eine Hydraulikpumpe sowie eine Regenerations-Einrichtung, die einen in Bezug auf die beiden Bremskreise 20, 22 asymmetrischen regenerativen Bremsbetrieb gestattet. Die einzelnen Komponenten des Hydraulikaggregats 34 werden weiter unten ausführlicher erläutert. Fig. 2 veranschaulicht die verschiedenen Betriebszustände der regenerativen Fahrzeugbremse 10 gemäß Fig. 1 als Reaktion auf einen Fahrerwunsch, das Fahrzeug abzubremsen. Hierbei wird zunächst bei Betätigen des Bremspedals 24 in Schritt 202 der Bremswunsch des Fahrers erfasst. Die Erfassung des Bremswunsches kann beispielsweise mittels des Pedalwegsensors 26 erfolgen.
Im nächsten Schritt 204 wird entschieden, ob dem Bremswunsch mittels eines Normalbremsbetriebs oder eines regenerativen Bremsbetriebs nachgekommen werden soll. Gemäß einer Variante wird hierzu die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit ausgewertet. Beispielsweise kann dann, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer Geschwindigkeitsuntergrenze (beispielsweise 10 km/h) oder oberhalb einer Geschwindigkeitsobergrenze (beispielsweise 100 km/h) liegt, entschieden werden, die Fahrzeugbremse 10 im Normalbremsbetrieb zu betreiben (Zustand I. in Fig. 2). Gemäß einer mit der ersten Variante kombinierbaren zweiten Variante kann eine Entscheidung für den Normalbremsbetrieb auch dann getroffen werden, wenn eine Notbremsung erfolgt. Eine Notbremsung liegt in der Regel dann vor, wenn mittels des Pedalwegsensors 26 eine besonders schnelle Betätigung des Bremspedals 24 erfasst wird.
Im Normalbremsbetrieb werden die Radbremsen 12, 14, 16, 18 in herkömmlicher Weise hydraulisch betätigt, ohne dass ein Generator zum Aufladen einer Batterie
(nicht dargestellt) hinzugeschaltet wird. Während der Normalbremsung wird in Schritt 206 die aktuelle Fahrzeugverzögerung ermittelt und dem Bremswunsch in Schritt 202 erforderlichenfalls nachgeführt. Das Fahrzeug kann so auf geregelte Weise abgebremst werden.
Wird in Schritt 204 eine Entscheidung gegen den Normalbremsbetrieb getroffen,
5 erfolgt ein regenerativer Bremsbetrieb. Im regenerativen Bremsbetrieb ist der Generator hinzugeschaltet, um die Fahrzeugbatterie aufzuladen.
Der in Fig. 2 veranschaulichte regenerative Bremsbetrieb ist in Bezug auf den Bremsdruckaufbau in den beiden Bremskreisen 20, 22 asymmetrisch. Während nämlich im lo Vergleich zum Normalbremsbetrieb ein fahrerinduzierter Bremsdruckaufbau mittels des Hauptzylinders 30 an den Radbremsen 12, 14 der angetriebenen Hinterachse (Bremskreis 20) gesperrt ist, erfolgt der Bremsdruckaufbau an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse (Bremskreis 22) zwar verzögert, aber insgesamt unreduziert. i5 Zur Erläuterung der daraus resultierenden Asymmetrie des regenerativen Bremsbetriebs wird zunächst der Fall einer regenerativen Bremsung ohne Blending (Schritt 208 bzw. Zustand II. in Fig. 2) betrachtet. Beim regenerativen Bremsen ohne Blending werden in einer ersten Phase (Schritt 210 bzw. Zustand ILI in Fig. 2) zunächst sowohl die Radbremsen 12, 14 der Hinterachse als auch die Radbremsen 16, 18 der
2o Vorderachse hydraulisch vom Hauptzylinder 30 abgekoppelt. Gemäß einer alternativen Ausführungsform werden nur die Radbremsen 12, 14 der Hinterachse hydraulisch vom Hauptzylinder 30 abgekoppelt, während die Radbremsen 16, 18 der Vorderachse zwar mit dem Hauptzylinder 30 gekoppelt bleiben, mittels des Hauptzylinders 30 aber kein signifikanter Bremsdruck an den Radbremsen 16, 18 der
25 Vorderachse aufgebaut wird. Eine weitere Alternative sieht vor, dass sämtliche Radbremsen 12, 14, 16, 18 mit dem Hauptzylinder 30 gekoppelt bleiben, eine Betätigung des Hauptzylinders 30 jedoch zu keinem signifikanten Bremsdruckaufbau an den Radbremsen 12, 14, 16, 18 führt.
3o Das Abbremsen des Fahrzeugs erfolgt in Zustand ILI allein durch den Generatorbetrieb, da die Radbremsen 12, 14, 16, 18 aufgrund deren Abkopplung vom Hauptzylinder 30 nicht mit Hydraulikfluid versorgbar (und damit nicht betätigbar) sind oder jedenfalls keinen signifikanten Beitrag zur Fahrzeugverzögerung liefern. Während dieser ersten Phase des regenerativen Bremsbetriebs wird damit ein maximaler Anteil
35 der Bewegungsenergie des Fahrzeugs in Form von chemischer Energie in der vom Generator gespeisten Batterie gespeichert. Wie in Fig. 2 veranschaulicht, erfolgt auch in Schritt 210 ein fortlaufender Vergleich der aktuell gemessenen Fahrzeugverzögerung (Schritt 206) mit dem aktuell gemessenen Bremswunsch (Schritt 202).
Nach einer gewissen Zeitspanne (die beispielsweise durch Erreichen eines vorgege- benen Bremspedalwegs definiert sein kann) wird während des regenerativen Bremsbetriebs in eine zweite Phase gewechselt, die in Hg. 2 durch Schritt 212 veranschaulicht ist (Zustand ILII). In Schritt 212 bleiben die Radbremsen 12, 14 der Hinterachse vom Hauptzylinder 30 fluidisch abgekoppelt, während in herkömmlicher Weise ein Bremsdruckaufbau an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse erfolgt. Im Vergleich zum Normalbremsbetrieb erfolgt dieser Bremsdruckaufbau an der Vorderachse zwar verzögert in Bezug auf den Bremspedalweg (das heißt, zur Erzielung der gleichen Bremskraft an der Vorderachse ist im regenerativen Bremsbetrieb ein längerer Pedalweg zu überwinden). Allerdings ist der maximal an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse aufbaubare Bremsdruck im Vergleich zum Normalbetrieb nicht gesperrt oder begrenzt. Mit anderen Worten erfolgt an diesen Radbremsen 16, 18 ein insgesamt unreduzierter Bremsdruckaufbau.
In dem in Rg. 2 veranschaulichten Zustand II.II, also bei gebremster Vorderachse, nimmt die Effizienz des Generatorbetriebs zwar etwas ab, da an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse ein Teil der Bewegungsenergie des Fahrzeugs in Wärmeenergie umgesetzt wird (und daher für den Generatorbetrieb verloren geht). Dafür ergibt sich bei gewissen Ausführungsformen eine sicherere und weniger aufwändige Konstruktion. Diese Vorteile werden weiter unten ausführlicher erörtert. Wie bereits erläutert, erfolgt in Schritt 212 ein Bremsdruckaufbau lediglich an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse, während die Radbremsen 12, 14 der Hinterachse weiterhin vom Hauptzylinder 30 fluidisch getrennt sind und damit unbetätigt bleiben. Wird nun in Schritt 212 durch Verzweigen zu den Schritten 206 und 202 ermittelt, dass die aktuelle Fahrzeugverzögerung hinter dem Bremswunsch des Fah- rers zurückbleibt, kann es erforderlich werden, auch an den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse einen Bremsdruck aufzubauen. In diesem Fall tritt der regenerative Bremsbetrieb in eine dritte Phase ein, die in Fig. 2 durch Schritt 214 (Zustand III.) veranschaulicht ist. Gemäß Schritt 214 erfolgt ein so genanntes Blending an den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse. Hierzu bleiben die Radbremsen 12, 14 zwar vom Hauptzylinder 30 abgekoppelt, jedoch wird in dem den Radbremsen 12, 14 zugehörigen Bremskreis 20 fahrerunabhängig ein Bremsdruck mittels der Hydraulikpumpe des Hydraulikaggregats 34 aufgebaut, um die Radbremsen 12, 14 zu betätigen und die Hinterachse abzubremsen. Auch in der optionalen dritten Phase des regenerativen Bremsbetriebs erfolgt fortlaufend ein Vergleich der aktuellen Fahrzeugverzögerung (Schritt 206) mit dem aktuellen Bremswunsch des Fahrers (Schritt 202), um zu gewährleisten, dass der aktuelle Bremszustand mit dem Fahrerwunsch noch übereinstimmt. Ferner ist vorgesehen, dass im regenerativen Bremsbetrieb von jedem der Zustände II.I, ILII und III. in den Normalbremsbetrieb (Zustand I.) gewechselt werden kann. Ein solcher Wechsel kann beispielsweise im Fehlerfall oder bei einer Notbremsung erfσrder- lieh werden.
Fig. 3A zeigt schematisch weitere Einzelheiten des Aufbaus der Fahrzeugbremsanlage 10 gemäß Fig. 1. Insbesondere veranschaulicht Fig. 3A die Komponenten des Hydraulikaggregats 34 sowie deren Stellung im Normalbremsbetrieb (Zustand I. in Fig. 2).
Wie in Fig. 3A gezeigt, umfasst das Hydraulikaggregat 34 eine Regenerations-Einrichtung 40, die ausschließlich dem Bremskreis 20 mit den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse zugeordnet ist. Der den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse zugeordne- te Bremskreis 22 hat hingegen einen konventionellen Aufbau und ist jedenfalls in dem in Fig. 3A veranschaulichten Ausführungsbeispiel in keiner besonderen Weise an den regenerativen Bremsbetrieb angepasst. Insbesondere ist keine Regenerations- Einrichtung zwischen dem Hauptzylinder 30 und den Radbremsen 16, 18 der Hinterachse vorgesehen. Diese Maßnahme ist aus Sicherheitsaspekten vorteilhaft (weniger ausfallgefährdete Komponenten), vereinfacht den Aufbau des Hydraulikaggregats 34 und führt darüber hinaus zu einer geringeren Baugröße und zu geringeren Herstellungskosten.
Wie sich aus Fig. 3A ergibt, besitzen die beiden Bremskreise 20, 22 bis auf die in Bremskreis 20 zusätzlich vorgesehene Regenerations-Einrichtung 40 einen übereinstimmenden Aufbau. Aus diesem Grund wird im Folgenden lediglich der Aufbau eines der beiden Bremskreise 20, 22 näher erläutert.
Für beide Bremskreise 20, 22 ist eine gemeinsame Hydraulikpumpe 42 vorgesehen. Die Hydraulikpumpe 42 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Sechs- Kolbenpumpe ausgebildet, wobei jedem der beiden Bremskreise 20, 22 je drei Kolben zugeordnet sind. Die Hydraulikpumpe 42 ist eingangsseitig über je ein Absperr- ventil 44 ("Supply-Ventil") mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter 32 verbindbar. Durch Öffnen des Absperrventils 44 kann die Hydraulikpumpe 42 daher Hydraulikfluid aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter 32 ansaugen. Im Hinblick auf den Hinterachs-Brems- kreis 20 ist die Hydraulikpumpe 42 ferner mit der Regenerations-Einrichtung 40 und, s im Hinblick auf den Vorderachs-Bremskreis 22, mit einem Niederdruckspeicher ("Low Pressure Accumulator" oder LPA) verbunden.
Ausgangsseitig ist die Hydraulikpumpe 42 über je ein weiteres Absperrventil 46, 48 ("ABS ISO-Ventil") mit jeweils einer Radbremse 12, 14, 16, 18 verbindbar. Um bei lo Betrieb der Hydraulikpumpe 42 den Hauptzylinder 30 fluidisch von den Radbremsen 12, 14, 16, 18 abzukoppeln, ist pro Bremskreis 20, 22 ein weiteres Absperrventil 54 ("TC ISO-Ventil") zwischen dem Hauptzylinder 30 und der Ausgangsseite der Hydraulikpumpe 42 vorgesehen. i5 In der Rückflussleitung jeder der Radbremsen 12, 14, 16, 18 ist jeweils ein weiteres Ventil 50, 52 ("Dump-Ventil") vorgesehen. Zum Bremsdruckaufbau an den Radbremsen 12, 14, 16, 18 mittels der Hydraulikpumpe 42 werden die ABS ISO-Ventile 46, 48 geöffnet, während die Dump-Ventile 50, 52 geschlossen werden. Durch Öffnen der Dump-Ventile 50, 52 lässt sich der Bremsdruck anschließend wieder abbauen. Der
20 Niederdruckspeicher 56 in jedem der Bremskreise 20, 22 ist dazu vorgesehen, das aus den Radbremsen 12, 14, 16, 18 bei Öffnen der Dump-Ventile 50, 52 zurückströmende Hydraulikfluid zwischenzuspeichern. Da jeder Niederdruckspeicher 56 mit der Eingangsseite der Hydraulikpumpe 42 gekoppelt ist, kann das zwischengespeicherte Hydraulikfluid dann bei einem nachfolgenden Betrieb der Hydraulikpumpe 42 wieder
25 aus diesen entnommen werden.
Der dem Hinterachs-Bremskreis 20 zugeordnete Niederdruckspeicher 56 übernimmt noch eine zusätzliche, weiter unten näher erläuterte Funktion während des regenerativen Bremsbetriebs und ist daher in Fig. 3A als Teil der Regenerations-Einrichtung
30 40 dargestellt. Die Regenerations-Einrichtung 40 umfasst ferner eine eingangsseitig mit dem Hauptzylinder 30 gekoppelte Pedalrückwirkungs-Simulationseinrichtung 60 sowie zwei der Simulationseinrichtung 60 in Bezug auf den Hauptzylinder 30 nachgeschaltete Ventile 62, 64. Das Ventil 62 ist in seiner in Fig. 3A veranschaulichten Grundstellung im Normalbremsbetrieb geöffnet ("Normally Open" - oder NO-Ventil),
35 während das Ventil 64 in seiner Grundstellung geschlossen ist ("Normally Closed" - oder NC-Ventil). Fig. 3B zeigt eine Schnittansicht der Regenerations-Einrichtung 40 von Fig. 3A. Die Regenerationseinrichtung 40 umfasst ein Gehäuse 70, in welchem sowohl die Pedal- rϋckwirkungs-Simulationseinrichtung 60 als auch das NO-Ventil 62 und das NC-Ventil 64 aufgenommen sind. Das Gehäuse 70 umfasst insgesamt drei Fluidanschlüsse, 5 nämlich einen ersten Fluidanschluss 72 zum Hauptzylinder 30, einen zweiten Flui- danschluss 74 zum Niederdruckspeicher 56 sowie einen dritten Fluidanschluss 76 zum TC ISO-Ventil 54.
Der Fluidanschluss 72 zum Hauptzylinder 30 mündet in einen Gehäusebereich, in lo dem die Simulationseinrichtung 60 aufgenommen ist. Wie in Fig. 3B dargestellt,
umfasst die Simulationseinrichtung 60 eine Hydraulikkammer, die von einem beweglichen, federkraftbeaufschlagten Kolben 80 in eine mit dem Hauptzylinder 30 koppelbare eingangsseitige Unterkammer 82 und eine ausgangsseitige Unterkammer 84 aufgeteilt wird. In seiner in Fig. 3B dargestellten Grundstellung ist der Kolben 80 i5 derart federnd vorgespannt, dass das Volumen der eingangsseitigen Unterkammer 82 minimiert ist.
Das NO-Ventil 62 ist im Normalbremsbetrieb in seiner geöffneten Grundstellung und verbindet die eingangsseitige Unterkammer 82 sowohl (über den Anschluss 76) mit
2o dem TC ISO-Ventil 54 als auch (über eine Drosseleinrichtung 86) mit der ausgangs- seitigen Unterkammer 84 der Simulationseinrichtung 60. Da somit auf beiden Seiten des Kolbens 80 der gleiche Hydraulikdruck herrscht, ist die Simulationseinrichtung 60 im Normalbremsbetrieb funktionsmäßig stillgelegt. Mit anderen Worten wird über den Anschluss 72 vom Hauptzylinder geliefertes Hydraulikfluid unmittelbar an das TC
25 ISO-Ventil 54 weitergeleitet.
Im Normalbremsbetrieb befindet sich das NC-Ventil 64 in seiner geschlossenen Grundstellung. In dieser Grundstellung ist der Niederdruckspeicher 56 eingangsseitig von der Ausgangsseite des NO-Ventils 62 (und damit auch von den Unterkammern 30 82, 84 der Simulationseinrichtung 60 und dem TC ISO-Ventil 54) getrennt. Dies bedeutet, dass der Hauptzylinder 30 im Normalbremsbetrieb nicht mit dem Niederdruckspeicher 56 gekoppelt ist.
In der in Fig. 3B dargestellten Stellung der Regenerations-Einrichtung 40 im Normal- 35 bremsbetrieb wird daher aus dem Hauptzylinder 30 gefördertes Hydraulikfluid unmittelbar an das TC ISO-Ventil 54 weitergeleitet, ohne in den Niederdruckspeicher 56 gelangen zu können. Da gemäß Fig. 3A im Normalbremsbetrieb sowohl das TC ISO- Ventil 54 als auch die ABS ISO-Ventile 46, 48 geöffnet und die Dump-Ventile 50, 52 geschlossen sind, kann sich somit ein Hydraulikdruck an den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse (und ebenso an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse) aufbauen. Als Reaktion auf den Bremsdruckaufbau gelangen Bremsbacken der Radbremsen 12, 14, 5 16, 18 in reibschlüssigen Kontakt mit der jeweiligen Bremsscheibe, und das Fahrzeug wird in herkömmlicher Weise abgebremst.
Im Folgenden wird die Funktionsweise der Fahrzeug bremse 10 im regenerativen Bremsbetrieb näher erläutert. Wie bereits im Zusammenhang mit Fig. 2 erwähnt, lo wird die Fahrzeugbremse 10 dann im regenerativen Bremsbetrieb betrieben, wenn in Schritt 202 ein Bremswunsch erfasst wurde und in Schritt 204 eine Entscheidung gegen den Normalbremsbetrieb getroffen wurde. Eine solche Entscheidung gegen den Normalbremsbetrieb kann beispielsweise dann getroffen werden, wenn bei Erfassen des Bremswunsches die Fahrzeuggeschwindigkeit in einem vorgegebenen i5 Geschwindigkeitsintervall liegt und darüber hinaus keine Notbremsung vorliegt.
Zum Einleiten des regenerativen Bremsbetriebs wird, wie in Fig. 4A veranschaulicht, das NC-Ventil 64 geöffnet. Wie unter Bezugnahme auf die Fig. 3B erläutert, kann in der geöffneten Stellung des NC-Ventils 64 Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder 30 in 20 den Niederdruckspeicher 56 verschoben werden.
Wenn in Schritt 204 eine Entscheidung für den Regenerationsbremsbetrieb getroffen wurde, wird ferner der Generator an der Hinterachse hinzugeschaltet und mit Zuschalten des Generators ein auf das Fahrzeug wirkendes Bremsmoment erzeugt.
25 Dieser Sachverhalt ist in dem schematischen Diagramm von Fig. 4B gezeigt, welches den Verlauf der Hydraulikdrücke an den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse („Druck HA") sowie an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse („Druck VA") in Abhängigkeit vom Betätigungsweg eines Eingangsglieds des Hauptzylinders 30 zeigt. Fig. 4B kann als Pedalcharakteristik des Bremspedals 24 im regenerativen Bremsbetrieb gelesen
3o werden. Der in Fig. 4B aufgetragene Druck wird durch die Drucksensoren gemessen, welche in Fig. 4A zwischen dem jeweiligen TC ISO-Ventil 54 sowie den ABS-ISO- Ventilen 46, 48 angeordnet sind.
Ebenfalls eingezeichnet in Fig. 4B ist der regenerative Bremsanteil an der Hinterach- 35 se (als Äquivalentdruck). Der regenerative Bremsanteil bezeichnet die Verzögerungswirkung auf das Kraftfahrzeug, welche sich allein aus dem Zuschalten des Generators ergibt. Wie sich aus Fig. 4B ergibt, wird vor Überwinden eines Hauptzylinder-Schließwegs (von ungefähr 1,5 mm) aus dem Hauptzylinder 30 kein Hydraulikfluid in die Bremskreise 20, 22 gefördert. Aus diesem Grund wird vor Überwinden des Schließwegs in den Bremskreisen 20, 22 kein Hydraulikdruck aufgebaut. Da jedoch der Generator bereits unmittelbar nach Erfassen des Bremswunsches und damit noch vor Überwinden des Schließwegs zugeschaltet wird, baut sich bereits von Anfang an eine auf den Generator zurückgehende regenerative Verzögerung des Kraftfahrzeugs auf. Damit beginnt auch das Aufladen der Fahrzeugbatterie unmittelbar nach Erfassen des Bremswunsches und noch vor Aufbau eines hydraulischen Drucks mittels des Hauptzylinders 30.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiei sind die Schließwege der den beiden Bremskreisen 20, 22 zugeordneten Hydraulikkammern des Hauptzylinders 30 gleich groß. Es wäre jedoch auch denkbar, in einem anderen Ausführungsbeispiel den Schließweg derjenigen Hydraulikkammer, welche dem Bremskreis 20 mit der Regenerations- Einrichtung 40 zugeordnet ist, kürzer zu wählen als den Schließweg der anderen Hydraulikkammer. Auf diese Weise ließe sich der Hydraulikdruckaufbau im Bremskreis 22 ohne Regenerations-Einrichtung verzögern, um die Regenerations-Effizienz zu steigern. Eine solche Verzögerung wird im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf andere Weise bewerkstelligt, nämlich durch das weiter unten erläuterte Schalten des NO-Ventils 62.
Im Anschluss an das in Fig. 4A veranschaulichte Öffnen des NC-Ventils 64 werden die ABS ISO-Ventile 46, 48 des Hinterachs-Bremskreises 20 geschlossen. Dieser Sachverhalt ist in Fig. 5A dargestellt, und entspricht Zustand ILI in Fig. 2.
Mit Schließen der ABS ISO-Ventile 46, 48 werden selektiv die Radbremsen 12, 14 der Hinterachse vom Hauptzylinder 30 getrennt. Eine solche Trennung ist jedoch optio- nal, da aufgrund des geöffneten NC-Ventils 64 das vom Hauptzylinder 30 geförderte Hydraulikfluid anfänglich ohne wesentliche Drucksteigerung in den Niederdruckspeicher 56 verschoben wird. Mit anderen Worten wäre bei geöffneten ABS ISO-Ventilen 46, 48 im Anfangsstadium der regenerativen Bremsung ohnehin kein maßgeblicher Bremsdruck an den Radbremsen 12 der Hinterachse erzeugbar, so dass die ABS ISO- Ventile 46, 48 in Zustand ILI auch geöffnet bleiben könnten (vgl. Fig. 4A). Wie in dem Diagramm von Fig. 5B dargestellt, strömt nach Überwinden des Schließwegs Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder 30 in die beiden Bremskreise 20, 22, so dass sich dort ein Hydraulikdruck (wieder gemessen mittels der Drucksensoren zwischen dem jeweiligen TC ISO-Ventil 54 und den ABS ISO-Ventilen 46, 48) von unge- 5 fähr 1 bar einstellt. Dieser Hydraulikdruck bleibt dann über einen längeren Pedalweg hinweg konstant. Dieser Sachverhalt ist in dem Diagramm von Fig. 5C dargestellt. Ursache für die Konstanz des Hydraulikdrucks ist in Bezug auf den Hinterachs- Bremskreis 20 die Tatsache, dass das aus der diesem Bremskreis 20 zugeordneten Hydraulikkammer des Hauptzylinders 30 ausströmende Hydraulikfluid im Wesentli- lo chen widerstandsfrei (also mit einem Druck von ungefähr 1 bar) vom Niederdruckspeicher 56 aufgenommen wird. Es kommt daher zu einer Volumenverschiebung von Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder 30 in den Niederdruckspeicher 56.
Da das aus dem Hauptzylinder 30 austretende Hydraulikfluid im Wesentlichen wider- i5 standsfrei vom Niederdruckspeicher 56 aufgenommen werden kann, ist auch der
Druckanstieg im Vorderachs-Bremskreis 22 auf den Maximalwert von ungefähr 1 bar begrenzt. Diese Begrenzung des Druckanstiegs im Vorderachs-Bremskreis 22 ist auf eine Besonderheit des Hauptzylinders 30 zurückzuführen. Die dem Vorderachs- Bremskreis 22 zugeordnete Hydraulikkammer des Hauptzylinders 30 ist nämlich 20 zwischen zwei beweglichen Kolben angeordnet, deren Relativabstand solange ungefähr konstant bleibt, solange Hydraulikfluid aus der dem Hinterachs-Bremskreis 20 zugeordneten Hydraulikkammer ohne maßgeblichen Druckanstieg in den Niederdruckspeicher 56 entweichen kann. Da das Volumen der dem Vorderachs-Bremskreis 22 zugeordneten Hydraulikkammer während der ersten Phase des regenerativen 25 Bremsbetriebs damit ungefähr konstant bleibt, wird kein Hydraulikfluid aus dieser Hydraulikkammer in den Vorderachs-Bremskreis 22 verdrängt. Der Hydraulikdruck im Vorderachs-Bremskreis 22 kann daher nicht (weiter) ansteigen.
Die in den Figuren 5B und 5C dargestellte erste Phase des regenerativen Bremsbe- o triebs entspricht dem in Fig. 2 veranschaulichten Zustand II. I In diesem Zustand sind sowohl die Radbremsen 12, 14 der Hinterachse als auch (jedenfalls annähernd) die Radbremsen 16, 18 der Vorderachse derart vom Hauptzylinder 30 abgekoppelt, dass eine weitere Betätigung des Bremspedals 24 zu keinem weiteren Anstieg des Hydrau¬ likdrucks in den Bremskreisen 20, 22 bzw. an den Radbremsen 12, 14, 16, 18 führt. 5 Da alle Radbremsen 12, 14, 16, 18 vom Bremsdruckaufbau abgekoppelt sind (oder der Bremsdruckaufbau an den Radbremsen 16, 18 jedenfalls begrenzt ist), ist die Regenerations-Effizienz während dieser Phase des regenerativen Bremsbetriebs äußerst hoch.
Es ist darauf hinzuweisen, dass diese hohe Effizienz trotz der Tatsache erzielt wird, 5 dass lediglich der Hinterachs-Bremskreis 20 mit der Regenerations-Einrichtung 40 versehen ist. Mit der Einsparung einer separaten Regenerations-Einrichtung für den Vorderachs-Bremskreis 22 verringert sich die somit Gesamtbaugröße der Fahrzeugbremse sowie deren Kosten ohne maßgebliche Einbußen im Hinblick auf die Regenerations-Effizienz.
10
Durch Schließen des NO-Ventils 62, wie in Fig. 6A veranschaulicht, tritt der regenerative Bremsbetrieb dann in eine zweite Phase ein. Diese zweite Phase entspricht dem in Fig. 2 veranschaulichten Zustand II. II, in dem lediglich die Radbremsen 12, 14 der Hinterachse vom Hauptzylinder 30 abgekoppelt bleiben, während an den Radbrem- i5 sen 16, 18 der Vorderachse jetzt ein pedalwegabhängiger Hydraulikdruck aufgebaut wird. Im Vergleich zum Normalbremsbetrieb (Zustand I. in Fig. 2) erfolgt dieser Druckaufbau an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse jedoch verzögert, da ein längerer Pedalweg zurückgelegt werden muss, damit sich derselbe Hydraulikdruck an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse einstellt.
20
Ein Schließen des NO-Ventils 62 bewirkt eine Aktivierung der Simulationseinrichtung 60. Genauer gesagt wird durch Schließen des NO-Ventils 62 der fluidische Kurz- schluss zwischen der eingangsseitigen Unterkammer 82 und der ausgangsseitigen Unterkammer 84 der Simulationseinrichtung 60 aufgehoben (vgl. Fig. 6B). Aus die-
25 sem Grund kann das aus dem Hauptzylinder in die eingangsseitige Unterkammer 82 einströmende Hydraulikfluid nicht mehr in Richtung des Niederdruckspeichers 56 oder des TC ISO-Ventils 54 entweichen. Das aus dem Hauptzylinder 30 geförderte Hydraulikfluid sammelt sich vielmehr in der eingangsseitigen Unterkammer 82 an und führt zu einer Verschiebung des Kolbens 80 entgegen dessen federnder Vor-
30 Spannung in Richtung auf die ausgangsseitige Unterkammer 84. Während sich somit das Volumen der eingangsseitigen Unterkammer 82 vergrößert, verringert sich das Volumen der ausgangsseitigen Unterkammer 84. Das vom Kolben 80 aus der ausgangsseitigen Unterkammer 84 verdrängte Hydraulikfluid wird in dem Niederdruckspeicher 56 gefördert. Ein Vergleich zur Stellung des Kolbens 80 in Fig. 6B mit der
35 Stellung des Kolbens 80 in Fig. 3B zeigt die Volumenvergrößerung der eingangsseitigen Unterkammer 82 sowie die damit einhergehende Volumenverringerung der ausgangsseitigen Unterkammer 84. Die hydraulische Trennung der Fluidsäule zwischen dem Hauptzylinder 30 und der eingangsseitigen Unterkammer 82 der Simulationseinrichtung 60 einerseits und der Fluidsäule zwischen der ausgangsseitigen Unterkammer 84 und den weiter stromab- wärts liegenden Komponenten des Hinterachs-Bremskreises 20 andererseits ist in Fig. 6A durch unterschiedliche Linienarten gekennzeichnet. So ist die erste Fluidsäule mit gepunkteten Linien veranschaulicht, während die zweite Fluidsäule durch durchgezogene Linien gekennzeichnet ist. Das Schließen des NO-Ventils 62 und die damit einhergehende Aktivierung der Simulationseinrichtung 60 bewirken einen Druckanstieg in der ersten, gepunkteten Fluidsäule bei weitergehender Betätigung des Bremspedals 28. Dieser Druckanstieg ist darauf zurückzuführen, dass eine Vergrößerung des Volumens der eingangsseitigen Unterkammer 82 der Simulationseinrichtung 60 nur gegen die federnde Vorspannung des Kolbens 80 möglich ist. Die Vorspannung des Kolbens 80 definiert daher den Verlauf des Druckanstiegs.
Der Druckanstieg in der in Fig. 6A gepunkteten Fluidsäule des Hinterachs-Bremskreises 20 bewirkt wiederum einen entsprechenden Druckanstieg in der gleichfalls gepunkteten Fluidsäule des Vorderachs-Bremskreises 22, nämlich zwischen dem
Hauptzylinder 30 und den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse. Der Druckanstieg im Vorderachs-Bremskreis 22 ist darauf zurückzuführen, dass sich die diesem Bremskreis 22 zugeordnete Hydraulikkammer des Hauptzylinders 30 verkleinert, so dass Hydraulikfluid aus dieser Hydraulikkammer in den Vorderachs-Bremskreis 22 geför- dert wird. Die Hydraulikkammer-Verkleinerung liegt darin begründet, dass sich der Abstand zwischen den beiden die Hydraulikkammer definierenden Kolben infolge des Druckanstiegs in der dem Hinterachs-Bremskreis 20 zugeordneten Hydraulikkammer verringert. Nach Schließen des NO-Ventils 62 steigt also, wie in Fig. 6C veranschaulicht, der Hydraulikdruck im Vorderachs-Bremskreis 22 Pedalweg-proportional an. Folglich kommt es auch zu einem Bremsdruckaufbau an den Radbremsen 16, 18 des Vorderachs-Bremskreises 22. Fig. 6C ist ferner zu entnehmen, dass der Zeitpunkt des Schließens des NO-Ventils 62 innerhalb gewisser Grenzen frei wählbar ist (gepunkte- ter Pfeil). Auf diese Weise lässt sich die Pedalcharakteristik im regenerativen Brems¬ betrieb einstellen. Ein anderer Schaltpunkt für das NO-Ventil 62 in Bezug auf den Pedalweg vermittelt somit ein anderes Pedalgefühl. Diese Tatsache lässt sich gezielt einsetzen, um unterschiedliche Pedalwegcharakteristika zu realisieren. Wie in Fig. 6D gezeigt, können beispielsweise in einem sportlichen Modus ein früherer Schaltpunkt und damit ein„kürzeres Pedal" eingestellt werden, während in einem Normal- oder Park-Modus ein späterer Schaltzeitpunkt und damit ein„längeres Pedal" wählbar sind.
Wie bereits unter Bezugnahme auf Schritt 214 in Hg. 2 erläutert, kann in gewissen Betriebszuständen der vom Fahrer angeforderte Bremswunsch allein durch die Verzögerungswirkung des Generators sowie den Bremsdruck an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse nicht vollständig erfüllt werden. Zur Erzielung einer höheren Fahrzeugverzögerung kann der regenerative Bremsbetrieb daher in eine dritte Phase (Zustand III. in Fig. 2) eintreten, in der mittels der Hydraulikpumpe 42 ein zusätzlicher Bremsdruck an den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse erzeugt wird („Blen- dingλΛ). Zu diesem Zweck werden vor Aktivierung der Hydraulikpumpe 42 die ABS ISO-Ventile 46, 48 geöffnet.
Fig. 7A zeigt den Zustand der Fahrzeugbremse 10 nach dem Öffnen der ABS ISO- Ventile 46, 48. Wie in Fig. 7B veranschaulicht, baut sich mit Öffnen der ABS ISO- Ventile 46, 48 und Starten der Hydraulikpumpe 42 ein Bremsdruck auch an den Rad- bremsen 12, 14 der Hinterachse auf. Insgesamt nimmt damit auch der an der Hinterachse aufgebrachte Bremsanteil zu, da zusätzlich zur Verzögerungswirkung des Generators Bremsdruck an den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse erzeugt wird.
Wie Fig. 7A entnommen werden kann, ist die Hydraulikpumpe 42 eingangsseitig mit dem Niederdruckspeicher 56 der Regenerations-Einrichtung 40 gekoppelt. Da der Niederdruckspeicher 56 in den vorausgehenden Phasen des regenerativen Bremsbetriebs (vgl. Zustände II.I. und II.II. in Fig. 2) mit Hydraulikfluid befüllt wurde, steht der Hydraulikpumpe 42 für das Blending (Zustand III. in Fig. 2) eingangsseitig stets ausreichend Hydraulikfluid zur Verfügung, um einen unterstützenden Bremsdruck an den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse aufzubauen. Der Bremsdruckaufbau an den Radbremsen 12, 14 kann daher bis an die Stabilitätsgrenze, an der Regelsysteme wie ABS oder ESP eingreifen, erfolgen.
Im Vergleich zu einem in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsbeispiel mit unterschiedlichen Hauptzylinder-Schließwegen für die beiden Bremskreise 20, 22 gestattet das anhand der Figuren erläuterte Ausführungsbeispiel die Verwendung eines standardisierten Hauptzylinders 30 ohne Schließwegverlängerung. Dies kann aus Sicherheitsgründen vorteilhaft sein, da im Fehlerfall zu Bremsbeginn oder im Normalbremsbetrieb keine Pedalwegverlängerung mechanisch fest vorgegeben ist. Des Weiteren kann die Verzögerung des Druckaufbaus im Vorderachs-Bremskreis 22 die durch eine Schließwegverlängerung maximal realisierbare Verzögerung (von typischerweise 1 bis 2 mm) deutlich übersteigen. So werden durch Wahl eines geeigneten Zeitpunkts für das NO-Ventil 62 effektive Pedalwegverlängerungen von 4 mm und mehr möglich. Die daraus resultierende Verzögerung des Druckaufbaus an den Radbremsen 16, 18 der Vorderachse erhöht die Regenerations-Effizienz an der Hinterachse signifikant. Des Weiteren können zumindest die Hinterradbremsen 12, 14 durch Schließen der ABS ISO-Ventile 46, 48 druckfrei (0 bar) gestellt werden, was die Regenerations-Effizienz ebenfalls erhöht.
Im Vergleich zu herkömmlichen regenerativen Fahrzeugbremsen werden bei den oben erläuterten Ausführungsbeispielen lediglich die Radbremsen 12, 14 der Hinter- achse vom Druckaufbau abgekoppelt, so dass an der Vorderachse ein konventionelles Bremssystem Verwendung finden kann. Anders ausgedrückt wird für den Vorderrad-Bremskreis 22 keine eigene Regenerations-Einrichtung benötigt. Dies reduziert den Materialaufwand (Simulationseinrichtung, NO-Ventil, NC-Ventil, etc.) um fünfzig Prozent. Ein weiterer Vorteil ist die Tatsache, dass für die Hinterachse eine vergleichsweise klein dimensionierte Simulationseinrichtung 60 ausreicht, da sich an der Vorderachse ja die übliche Bremspedalrückwirkung einstellt. Des Weiteren muss lediglich der dem Hinterrad-Bremskreis 20 zugeordnete Niederdruckspeicher 56 die höheren Spezifikationen hinsichtlich Dauerfestigkeit und Beanspruchung erfüllen. Gleiches gilt für die Auslegung der Hydraulikpumpe 42 sowie des TC ISO- Ventils 54 im Hinblick auf den Hinterachs-Bremskreis 20.
Auch aus Sicherheitsaspekten ergeben sich Vorteile, da bei einem Ausfall der Bremsfähigkeit der Hinterachse (beispielsweise durch einen Fehler im Bereich der Regenerations-Einrichtung 40) an der Vorderachse noch immer ein Bremsdruck und eine Verzögerung von ungefähr 0,7 g aufgebracht werden können. Insbesondere besteht auch nicht mehr die Gefahr eines Gesamtsystemausfalls durch Leckage der Simulatordichtungen, da nur noch im Hinterachs-Bremskreis 20 eine Simulationseinrichtung 60 verbaut ist. Weitere Vorteile ergeben sich aus der Tatsache, dass ein Blending lediglich an der Hinterachse erfolgt bzw. erfolgen muss. Im Vergleich zu einem Blending an beiden Achsen reduziert sich damit der Umsatz an Hydraulikfluid, die Stromaufnahme der Hydraulikpumpe 42 sinkt, und auch die mittlere Pumpendrehzahl geht zurück. Insgesamt kann daher die Hydraulikpumpe 42 kleiner dimensioniert werden.
Im Folgenden erfolgt eine Erörterung weiterer optionaler Maßnahmen, die Eingang in die oben erläuterten Ausführungsbeispiele finden können. So kann beispielsweise bei einer vorhergehenden regenerativen Bremsung die Fahrzeugbatterie vom Generator vollständig aufgeladen worden sein, so dass bei einer nachfolgenden regenativen Bremsung zwar die Regenerations-Einreichung aktiviert wird, der Generator aber von der Hinterachse und/oder der Fahrzeugbatterie abgekoppelt bleibt. In diesem Be- triebszustand kann ein Bremsmoment an der Hinterachse durch Aufbau eines Bremsdrucks an den Radbremsen 12, 14 mittels der Hydraulikpumpe 42 erzeugt werden. Der Bremsdruck an den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse kann dabei derart eingestellt werden, dass der auf die Hinterachse zurückgehende Anteil der Fahrzeugverzögerung im Vergleich zum Normalbremsbetrieb („installierte Verteilung") bereichs- weise angehoben wird. Dieser Sachverhalt ist allgemein in Fig. 8 veranschaulicht.
Die Anhebung findet zweckmäßigerweise lediglich in einem unteren Verzögerungsbereich statt (beispielsweise unterhalb einer vorgegebenen Obergrenze), da die meisten Bremsvorgänge in diesem unteren Bereich stattfinden.
Fig. 9 zeigt ein Diagramm, in dem die Hinterachse/Vorderachse-Verteilung des Bremsdrucks in Abhängigkeit von der Zeit und vom Pedalweg genauer dargestellt sind. Wie in Fig. 9 veranschaulicht, wird nach ungefähr 1 bis 2 mm Pedalweg das Supply-Ventil 44, die Hydraulikpumpe 42 aktiviert, geöffnet und an den Radbremsen 12, 14 der Hinterachse ein Bremsdruck proportional zum ansteigenden Pedalweg eingestellt (also dp HA [bar] = ds Pedal [mm]). Dies entspricht Punkt 1 in dem Diagramm von Fig. 9. Bei beispielsweise 12 mm Pedalweg (Punkt 2) wird der Anstieg des Hinterachs-Bremsdrucks reduziert und das Supply-Ventil 44 bei weiter ansteigender Druckanforderung wieder geschlossen. Der Hinterachs-Druck kann beispiels- weise reduziert werden auf dp HA [bar] = 0,5 ds Pedal [mm]). Überschreitet der Vorderachs-Druck bei Punkt 3 die wegabhängige Sollvorgabe, so bleibt der Hinterachs-Druck auf der installierten Verteilung, also dp HA = db VA. Der Druckabbau erfolgt sinngemäß in umgekehrter Reihenfolge. Durch die in den Figuren 8 und 9 skizzierte Verfahrensweise ist ein Anheben des Hinterachs-Drucks schon sehr früh (d.h., bei sehr kleinen Pedalwegen) möglich und insbesondere bereits bevor mittels des Hauptzylinders 30 an der Vorderachse irgend- ein Hydraulikdruck aufgebaut werden kann. Ohne Öffnen des Supply-Ventils 44 ist, wie bereits erläutert, eine Anhebung des Bremsdrucks an der Hinterachse erst bei einem Pedalweg von ungefähr 12 mm möglich, da erst dann ausreichend Hydrau- likfluid in den Niederdruckspeicher 56 gefördert wurde, um die Hydraulikpumpe 42 betreiben zu können.
Die hier vorgeschlagene Asymmetrie in Bezug auf die Auslegung der regenerativen Fahrzeugbremse 10 ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit einem asynchronen (d.h. nicht zeitgleichen) Schalten des NO-Ventils 62 und des NC-Ventils 64. Die Schaltpunkte für das NO-Ventil 62 und/oder das NC-Ventil 64 können beispielsweise gewählt werden in Abhängigkeit von der Betätigungsgeschwindigkeit (Antrittgeschwindigkeit) des Bremspedals 24, der aktuellen Fahrzeuggeschwindigkeit oder des Fahrzustands (Realisierung einer Parkhilfe durch längeren Bremspedalweg oder Pedalwegverkürzung im sportlichen Modus bzw. als„Crash Assistent"). Ferner kann zur Simulation des Bremsbelagverschleißes an den Hinterradbremsen 12, 14 die Anzahl der regenerativen Bremsungen gezählt werden (Betätigungszähler).
Ferner lässt sich über die Volumenübersetzung der beiden Unterkammern 82, 84 der Simulationseinrichtung 60 Einfluss auf die Pedalwegcharakteristik nehmen. Als zweckmäßig hat sich beispielsweise eine Volumenübersetzung von größer 1 (z.B. ungefähr 1,5) erwiesen. Bei einer solchen Übersetzung entspricht eine Volumeneinheit Hydraulikfluid aus dem Hauptzylinder einer Verdrängung von 1,5 Volumeneinheiten Hydraulikfluid in Richtung des Niederdruckspeichers 56. Eine solche Übersetzung gewährleistet darüber hinaus, dass stets ausreichend Hydraulikvolumen im Nieder- druckspeicher 56 zum Ansaugen für die Hydraulikpumpe 42 zur Verfügung steht. Ferner ermöglicht die mit dieser Übersetzung einhergehende hydraulische Verstärkung eine kleinere Dimensionierung des Bremskraftverstärkers 28 und eine Drucküberlagerung bei Blending von bis zu fünfzig Prozent. Es versteht sich, dass die vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele auf unterschiedlichste Art und Weise modifizierbar sind. Es ist beispielsweise das Konzept der Asymmetrie des regenerativen Bremsbetriebs unabhängig vom konkreten Aufbau und von der konkreten Anordnung der Regenerations-Einrichtung 40. Es versteht sich ferner, dass zur Umsetzung der verfahrenstechnischen Aspekte der vorliegenden Offenbarung geeignete Steuergeräte (ECUs) vorgesehen werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Regenerative Fahrzeugbremse (10), mit
einem ersten hydraulischen Bremskreis (20), dem eine erste Fahrzeugachse zugeordnet ist;
lo einem zweiten hydraulischen Bremskreis (22), dem eine zweite Fahrzeugachse zugeordnet ist;
einem Hauptzylinder (30), mittels dessen die beiden Bremskreise (20, 22) mit Hydraulikfluid versorgbar sind; und
einer Regenerations-Einrichtung (40), die einen in Bezug auf den ersten i5 und den zweiten Bremskreis (20, 22) asymmetrischen regenerativen
Bremsbetrieb gestattet, in dem im Vergleich zu einem Normalbremsbetrieb ein Bremsdruckaufbau mittels des Hauptzylinders (30)
an Radbremsen (12, 14) des ersten Bremskreises (20) zumindest reduziert ist und
20 - an Radbremsen (16, 18) des zweiten Bremskreises (22) im Wesentlichen unreduziert erfolgt.
2. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1, wobei der ersten Fahrzeugachse für den regenerativen Bremsbetrieb ein Generator zuschaltbar ist und die
25 zweite Fahrzeugachse im regenerativen Bremsbetrieb keine Regenerationsleistung liefert.
3. Fahrzeugbremse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Regenerations- Einrichtung (40) einen dem ersten Bremskreis (20) zugeordneten Nieder-
3o druckspeicher (56) umfasst, der zur Aufnahme von Hydraulikfluid aus dem
Hauptzylinder (30) im regenerativen Bremsbetrieb ausgebildet ist.
4. Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regenerations-Einrichtung (40) eine Verzögerungs-Einrichtung (56, 62, 64)
35 umfasst, welche im regenerativen Bremsbetrieb einen Bremsdruckaufbau mittels des Hauptzylinders (30) an den Radbremsen (16, 18) des zweiten Bremskreises (22) im Vergleich zum Normalbremsbetrieb verzögert.
5. Fahrzeugbremse nach Anspruch 4, wobei die Verzögerung sich auf einen Bremspedalweg bezieht.
6. Fahrzeugbremse nach zumindest Anspruch 3 oder 4, wobei die Verzögerungs-Einrichtung (56, 62, 64) eine erste Ventil-Einrichtung (62, 64) um- fasst, die ausgebildet ist, wenigstens eine der folgenden Funktionen zu übernehmen:
im regenerativen Bremsbetrieb den Hauptzylinder (30) mit dem Nie- derdruckspeicher (56) zu verbinden; und
im Normalbremsbetrieb den Hauptzylinder (30) von dem Niederdruckspeicher (56) zu trennen.
7. Fahrzeugbremse nach einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei die Verzögerungs-Einrichtung ein Sperr-Ventil (46, 48) umfasst, das zwischen dem
Hauptzylinder (30) und den Radbremsen (16, 18) des zweiten Bremskreises (22) angeordnet ist.
8. Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Regenerations-Einrichtung (40) Folgendes umfasst:
eine dem ersten Bremskreis (20) zugeordnete Pedalrückwirkungs- Simulationseinrichtung (60); und
eine Zuschalt-Einrichtυng (62, 64) zum selektiven Zuschalten der Simulationseinrichtung (60) in den ersten Bremskreis (20).
9. Fahrzeugbremse nach Anspruch 8 in Verbindung mit zumindest Anspruch 4, wobei die Verzögerungs-Einrichtung ausgebildet ist, die Simulationseinrichtung (60) erst eine Zeitspanne nach Beginn des regenerativen Bremsbetriebs zu aktivieren.
10. Fahrzeugbremse nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Simulationseinrichtung (60) eine Hydraulikkammer mit einem darin verschieblich aufgenommenen Kolben (80) umfasst, wobei der Kolben (80) die Hydraulikkammer in eine eingangsseitige Unterkammer (82) und eine ausgangsseitige Unterkammer (84) aufteilt und wobei die eingangsseitige Unterkammer (82) mit dem
Hauptzylinder (30) verbunden oder verbindbar ist.
11. Fahrzeugbremse nach Anspruch 10, wobei die Zuschalt-Einrichtung eine zweite Ventil-Einrichtung (62, 64) umfasst, die dazu ausgelegt ist, wenigstens eine der beiden folgenden Stellungen einzunehmen:
eine Zuschalt-Stellung, in welcher die Simulationseinrichtung (60) 5 mittels einer fluidischen Trennung der beiden Unterkammern (82,
84) hinzugeschaltet ist; und
eine Abschalt-Stellung, in welcher die Simulationseinrichtung (60) mittels einer fluidische Kopplung der beiden Unterkammern (82, 84) abschaltet ist.
10
12. Fahrzeugbremse nach Anspruch 11 in Verbindung mit zumindest Anspruch 6, wobei die zweite Ventil-Einrichtung (62, 64) zumindest teilweise die erste Ventil-Einrichtung (62, 64) umfasst und dazu ausgelegt ist, wenigstens eine der folgenden Funktionen zu übernehmen:
i5 - in der Zuschalt-Stellung die ausgangsseitige Unterkammer (84) mit dem Niederdruckspeicher (56) zu verbinden; und
in der Abschalt-Stellung die ausgangsseitige Unterkammer (84) wahlweise mit dem Niederdruckspeicher (56) zu verbinden und von dem Niederdruckspeicher (56) zu trennen.
20
13. Fahrzeugbremse nach Anspruch 12, wobei in der Abschalt-Stellung im regenerativen Bremsbetrieb die ausgangsseitige Unterkammer (84) mit dem Niederdruckspeicher (56) verbunden ist und in der Abschalt-Stellung im Normalbremsbetrieb die ausgangsseitige Unterkammer (84) vom Nieder-
25 druckspeicher (56) getrennt ist.
14. Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Hauptzylinder (30) zwei mittels eines verschieblichen Kolbens getrennte Hydraulikkammern umfasst, wobei eine erste Hydraulikkammer dem ersten
30 Bremskreis (20) und eine zweite Hydraulikkammer dem zweiten Bremskreis
(22) zugeordnet ist.
15. Fahrzeugbremse gemäß Anspruch 14 in Verbindung mit zumindest Anspruch 8, wobei die Verzögerungs-Einrichtung dadurch realisiert ist, dass
35 ein Hydraulikkammer-Schließweg der zweiten Hydraulikkammer länger ist als ein Hydraulikkammer-Schließweg der ersten Hydraulikkammer.
16. Fahrzeugbremse nach Anspruch 14 oder 15 in Verbindung mit zumindest
Anspruch 4, wobei die Verzögerungs-Einrichtung (56, 62, 64) bewirkt, dass bei einer Betätigung des Hauptzylinders (30) Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikkammer im Wesentlichen widerstandsfrei derart in den ersten
5 Bremskreis (20) entweichen kann, dass das Hydraulikvolumen der zweiten
Hydraulikkammer im Wesentlichen konstant bleibt.
17. Fahrzeugbremse nach Anspruch 16 in Verbindung mit zumindest Anspruch 3, wobei im regenerativen Bremsbetrieb die erste Hydraulikkammer mit lo dem Niederdruckspeicher (56) gekoppelt oder koppelbar ist, so dass das
Hydraulikfluid aus der ersten Hydraulikkammer in den Niederdruckspeicher (56) entweichen kann.
18. Fahrzeug bremse nach Anspruch 16 oder 17 in Verbindung mit zumindest i5 Anspruch 9, wobei bei einer Aktivierung der Simulationseinrichtung (60) durch die Verzögerungs-Einrichtung (62, 64) im regenerativen Bremsbetrieb die zugeschaltete Simulationseinrichtung (60) einer Betätigung des Hauptzylinders (30) einen Widerstand entgegenstellt, der einen Austritt von Hydraulikfluid aus der zweiten Hydraulikkammer in den zweiten 2o Bremskreis (22) bewirkt.
19. Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine dritte Ventil-Einrichtung (46, 48), die zum hydraulischen Abkoppeln der Radbremsen (12, 14) wenigstens des ersten Bremskreises
25 (20) im regenerativen Bremsbetrieb von einem im ersten Bremskreis (20) aufgebauten Hydraulikdruck ausgebildet ist.
20. Fahrzeugbremse nach Anspruch 19, wobei die dritte Ventil-Einrichtung ein oder mehrere Ventile (46, 48) einer Fahrzeugstabilitäts-Regeleinrichtung
30 umfasst.
21. Fahrzeugbremse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend eine Einrichtung (42, 44), die im regenerativen Bremsbetrieb zum zumindest bereichsweisen Anheben einer Bremsdruck-Verteilung zwischen
35 der ersten Fahrzeugachse und der zweiten Fahrzeugachse gegenüber dem
Normalbremsbetrieb zugunsten der ersten Fahrzeugachse ausgebildet ist.
22. Fahrzeugbremse nach Anspruch 21, wobei die Einrichtung ein Supply-Ventil
(44) umfasst.
23. Fahrzeugbremse nach zumindest Anspruch 3, ferner umfassend eine Hyd- 5 raulikpumpe (42), wobei die Hydraulikpumpe (42) eingangsseitig mit dem
Niederdruckspeicher (56) verbunden oder verbindbar ist.
24. Fahrzeug bremse nach Anspruch 23, wobei die Hydraulikpumpe (42) ausgebildet ist, zur Bremsdruckerzeugung oder Bremsdruckerhöhung im rege- lo nerativen Bremsbetrieb Hydraulikfluid aus dem Niederdruckspeicher (56) in den ersten Bremskreis (20) zu fördern.
25. Verfahren zum Betreiben einer regenerativen Fahrzeugbremse (10) mit einem ersten hydraulischen Bremskreis (20), dem eine erste Fahrzeugachse i5 zugeordnet ist, einem zweiten hydraulischen Bremskreis (22), dem eine zweite Fahrzeugachse zugeordnet ist, und einem Hauptzylinder (30), mittels dessen die beiden Bremskreise (20, 22) mit Hydraulikfluid versorgbar sind,
wobei ein in Bezug auf den ersten und den zweiten Bremskreis (20, 22) 20 asymmetrischer regenerativer Bremsbetrieb durchgeführt wird, in dem im
Vergleich zu einem Normalbremsbetrieb ein Bremsdruckaufbau mittels des Hauptzylinders (30)
an Radbremsen (12, 14) des ersten Bremskreises (20) zumindest reduziert wird und
25 - an Radbremsen (12, 14) des zweiten Bremskreises (22) im Wesentlichen unreduziert erfolgt.
26. Verfahren nach Anspruch 25, ferner umfassend den im regenerativen
Bremsbetrieb durchgeführten Schritt des Verzögerns eines Bremsdruckauf-
30 baus mittels des Hauptzylinders (30) im zweiten Bremskreis (22) im Vergleich zum Normalbremsbetrieb.
27. Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Verzögerung sich auf einen Bremspedalweg bezieht.
35
28. Verfahren nach Anspruch 26 oder 27, wobei die Verzögerung einstellbar ist.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 28, wobei der Bremsdruckaufbau im zweiten Bremskreis (22) erst eine Zeitspanne nach Beginn des regenerativen Bremsbetriebs erfolgt.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 29, wobei der Beginn des
Bremsdruckaufbaus im zweiten Bremskreis (22) mit dem Zuschalten einer dem ersten Bremskreis (20) zugeordneten Pedalrückwirkungs- Simulationseinrichtung (60) einhergeht.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25 bis 30, wobei im regenerativen Bremsbetrieb eine Bremsdruck-Verteilung zwischen der ersten Fahrzeugachse und der zweiten Fahrzeugachse gegenüber dem Normalbremsbetrieb zugunsten der ersten Fahrzeugachse zumindest bereichsweise erhöht wird.
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