WO2024056541A1 - Motor vehicle drive train and method for controlling a braking operation of a motor vehicle - Google Patents

Motor vehicle drive train and method for controlling a braking operation of a motor vehicle Download PDF

Info

Publication number
WO2024056541A1
WO2024056541A1 PCT/EP2023/074727 EP2023074727W WO2024056541A1 WO 2024056541 A1 WO2024056541 A1 WO 2024056541A1 EP 2023074727 W EP2023074727 W EP 2023074727W WO 2024056541 A1 WO2024056541 A1 WO 2024056541A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
motor vehicle
traction machine
braking
hydrodynamic retarder
electric traction
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/074727
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Stevens Sehic
Alexander DENK
Christian Bausch
Tobias Katzer
Original Assignee
Voith Patent Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Voith Patent Gmbh filed Critical Voith Patent Gmbh
Publication of WO2024056541A1 publication Critical patent/WO2024056541A1/en

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/24—Electrodynamic brake systems for vehicles in general with additional mechanical or electromagnetic braking
    • B60L7/26—Controlling the braking effect
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0076—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/13—Maintaining the SoC within a determined range
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L58/00—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles
    • B60L58/10—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries
    • B60L58/12—Methods or circuit arrangements for monitoring or controlling batteries or fuel cells, specially adapted for electric vehicles for monitoring or controlling batteries responding to state of charge [SoC]
    • B60L58/15—Preventing overcharging
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/22—Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T1/00—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles
    • B60T1/02—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels
    • B60T1/08—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels using fluid or powdered medium
    • B60T1/087—Arrangements of braking elements, i.e. of those parts where braking effect occurs specially for vehicles acting by retarding wheels using fluid or powdered medium in hydrodynamic, i.e. non-positive displacement, retarders
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/321—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration deceleration
    • B60T8/3215—Systems characterised by having means acting on components of the drive line, e.g. retarder, clutch or differential gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units
    • B60W30/18—Propelling the vehicle
    • B60W30/18009—Propelling the vehicle related to particular drive situations
    • B60W30/18109—Braking
    • B60W30/18127—Regenerative braking
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1446—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle in response to parameters of a vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2200/00—Type of vehicles
    • B60L2200/36—Vehicles designed to transport cargo, e.g. trucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/24—Coasting mode
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/60—Regenerative braking
    • B60T2270/604—Merging friction therewith; Adjusting their repartition
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2310/00—The network for supplying or distributing electric power characterised by its spatial reach or by the load
    • H02J2310/40—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle
    • H02J2310/48—The network being an on-board power network, i.e. within a vehicle for electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]

Definitions

  • the present invention relates to a motor vehicle drive train with at least one electric traction machine, an electric storage device, a hydrodynamic retarder and a service brake according to the preamble of claim 1, as well as a method for controlling braking operation of a motor vehicle which has such a motor vehicle drive train.
  • Such a hydrodynamic retarder has a rotor and a stator, which are each formed by a blade wheel and face each other in the axial direction to form a toroidal working space in order to accelerate a working medium radially outwards by driving the rotor and to decelerate it radially inwards in the stator , so that a hydrodynamic circuit is created in the working area, via which drive power and torque are transferred from the rotor to the stator, so that the rotor is braked hydrodynamically.
  • a stator a counter-rotating rotor can also be used, which is driven in the opposite direction to the rotor.
  • Such a continuous brake is not required for trucks that are powered by an electric traction machine.
  • DE 10 2021 201 113 A1 proposes a combination of an electric traction machine, a retarder and a service brake.
  • Preferably Braking with the electric traction machine supplements other systems present in the vehicle, in particular a continuous braking system that has the retarder and/or a service brake system that has a friction brake.
  • braking systems can also be supplemented by braking with the electric traction machine, which work without contact, such as an eddy current brake.
  • the advantage stated is that the existing systems - continuous braking systems and service braking systems - can be made smaller, so that, for example, the retarder no longer has to be able to provide the entire braking power.
  • the disadvantage of the proposed combination and control of the various braking systems is that in the case of a relatively full electrical storage in the permanent regenerative operation of the electric traction machine with the electrical resistance, so much heat is generated that the system is reduced due to a thermal limitation and due to the proposed maximum
  • the braking performance of the retarder requires considerable access to the friction brake, which is accompanied by corresponding disadvantages such as wear and reduced endurance braking resistance.
  • DE 10 2019 113 225 A1 proposes a speed adjustment system for a vehicle and a method for adjusting a vehicle speed in order to safely control or regulate the vehicle speed and a to enable easy operation for the driver.
  • a motor control device can first be controlled with a recuperation request signal in order to operate an electric traction machine in regenerative operation and thereby provide braking power.
  • the speed control device can also directly control another braking system, for example a retarder.
  • DE 10 2004 043 589 B4 discloses a device and a method for determining the drive power distribution in a hybrid powertrain of a vehicle.
  • the present invention is based on the object of improving a motor vehicle drive train with an electric traction machine, electric storage, hydrodynamic retarder and service brake of the type shown at the beginning, in which braking power can be generated in combination with the various braking systems, in such a way that excessive use of the service brake also occurs is reliably avoided when the electrical storage is full or almost full.
  • the electric service brake should not be subjected to excessive load even in a faulty state of the electric storage device.
  • a motor vehicle drive train according to the invention comprises at least one electrical traction machine, which can be operated as a motor in a traction mode and as a generator in a braking mode in order to drive or brake the motor vehicle drive train. If reference is made below to the electric traction machine, this can mean a single electric traction machine, or a combination of several identical or different electric traction machines.
  • An electrical storage device is provided in the motor vehicle drive train according to the invention, which is electrically connected to the (at least one) electric traction machine in order to supply it with electrical power in traction operation, that is to say in motor operation, and in braking operation, that is to say in generator operation. to store electrical power generated by the electric traction machine.
  • the electric traction machine can thus drive the motor vehicle drive train in order to drive or actively brake a vehicle, in particular a truck, which is equipped with the motor vehicle drive train.
  • the (at least one) electric traction machine generates a braking torque during traction operation, which, together with the speed of the electric traction machine, results in braking power, since the braking power is the product of speed and torque.
  • a hydrodynamic retarder of the type described above is provided in order to brake the motor vehicle drive train and accordingly the vehicle without wear.
  • the hydrodynamic retarder When switched on, the hydrodynamic retarder also generates a braking torque, which, together with the speed of the retarder, i.e. the retarder rotor, results in braking power.
  • a service brake is provided for friction-based braking of the motor vehicle drive train and thus a vehicle that has the motor vehicle drive train.
  • a service brake can, for example, include one, but usually several, disc brakes.
  • the service brake also generates a braking torque or braking power.
  • a control device in the motor vehicle drive train according to the invention is set up to control the electric traction machine, the hydrodynamic retarder and the service brake depending on various actual states of the motor vehicle drive train.
  • the control device is set up in such a way that when there is a braking request to the motor vehicle drive train with a predetermined braking power and/or with a predetermined braking torque, such a braking request can be issued, for example, by a brake control device or can also be generated in the control device itself depending on input variables , the control of the various brakes, i.e. the electric traction machine, the hydrodynamic retarder and the service brake, is carried out as follows:
  • the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided by the hydrodynamic retarder or combined by the hydrodynamic retarder and the service brake, free from brake power provision and braking torque provision by the electric traction machine;
  • the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque are provided jointly by the electric traction machine and the hydrodynamic retarder or jointly by the electric traction machine, the hydrodynamic retarder and the service brake.
  • the solution according to the invention enables permanent, wear-free braking of the motor vehicle drive train, for example in the case of the aforementioned movement of a truck on a 7% gradient and maintaining the vehicle speed of 30 km/h solely through the continuous brake, because the specified braking power is also achieved when the electrical storage is almost full, for example has a state of charge, also known as SOC (State-of-Charge), of more than 95%, the specified braking power alone with the hydrodynamic retarder or at least largely through the hydrodynamic retarder and then combined with the Service brake is provided, free from brake power provision and braking torque provision by the electric traction machine.
  • SOC State-of-Charge
  • the electrical resistance can be dispensed with, which enables the regenerative operation of the electric traction machine in a correspondingly filled state of the electrical storage.
  • the hydrodynamic retarder is designed in such a way as was previously the case with a truck powered by an internal combustion engine, the service brake is not subjected to excessive stress.
  • the predetermined braking power and / or the predetermined braking torque is provided solely by the hydrodynamic retarder or solely by the combination of hydrodynamic retarder and service brake .
  • the motor vehicle drive train is designed for an electric vehicle, that is, the motor vehicle drive train has as Traction machines exclusively have one or more electric traction machines.
  • the invention can also be used in hybrid vehicles whose drive train has an internal combustion engine as a traction motor in addition to the at least one electric traction machine.
  • control device is set up to control the hydrodynamic retarder or a combination of the hydrodynamic retarder and the service brake to provide the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque in the event of a detected fault state of the electric traction machine, i.e. in the same way as in the charging state of the electrical storage above the predetermined one limit.
  • the control device is advantageously set up, in state B), to reduce a gear ratio provided in the motor vehicle drive train between drive wheels of the motor vehicle drive train and the electric traction machine, so that the speed of the electric Traction machine and its braking torque and/or its braking power is increased.
  • a method according to the invention for controlling braking operation of a motor vehicle, the motor vehicle comprising a motor vehicle drive train of the type shown here, has the following steps:
  • the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided either by the hydrodynamic retarder or combined by the hydrodynamic retarder and the service brake, free of braking power provision and braking torque provision by the electric traction machine ;
  • the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided jointly by the electric traction machine and the hydrodynamic retarder or jointly by the electric traction machine, the hydrodynamic retarder and the service brake.
  • the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is preferably provided solely by the hydrodynamic retarder or solely by the combination of hydrodynamic retarder and service brake.
  • the motor vehicle drive train is driven exclusively with one or more electric traction machines for active locomotion of the motor vehicle.
  • the operation of the electric traction machine is monitored and, if a fault condition of the electric traction machine is detected, the hydrodynamic retarder is activated to provide the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque, or the hydrodynamic retarder and the service brake are combined to provide the predetermined braking power and/or of the specified braking torque.
  • the translation in the motor vehicle drive train between the drive wheels and the electric traction machine can preferably be reduced in order to increase a speed of the electric traction machine and its braking torque and / or braking power if the braking torque generated before the reduction of the translation with the electric traction machine and/or the braking power is not sufficient to generate the specified braking torque and/or the specified braking power.
  • Such a reduction in gear ratio is also referred to as downshifting of the electric traction machine.
  • the invention achieves safe regulation of the speed on slopes and the service brake is relieved regardless of the embodiment of the electric traction machine. At the same time, the energy recovery potential is fully exploited.
  • Figure 1 shows a motor vehicle drive train designed according to the invention
  • Figures 2a and 2b show the control of the service brake, the hydrodynamic retarder and the electric traction machine depending on various actual states of the motor vehicle drive train and the current state of charge of the electrical storage.
  • a motor vehicle drive train 1 comprising an electric traction machine 2, which is electrically connected to an electrical storage 3, with a transmission 9, via which the electric traction machine 2 is connected to drive wheels 7, with a hydrodynamic retarder 4 and with a service brake 5.
  • the electric traction machine 2 could also be provided at a different position, for example on the wheel axle, or there could be several electric ones Traction machines 2 may be provided, for example on the wheel axle, on different wheel axles or in the area of the drive wheels 7.
  • a control device 6 is provided, which is connected to the electric traction machine 2, the electrical storage 3, the hydrodynamic retarder 4, the service brake 5 and a switching device for a gear ratio 8 in the transmission 9 via control lines (not shown).
  • the control device 6 can be supplied with various input variables from sensors and/or other control devices.
  • the control device 6 can also be connected to other devices (not shown) and can work together to control the machines/brakes mentioned with other control devices that are provided on the individual components to control them.
  • a suitable one can be selected depending on boundary conditions in order to selectively adjust the speed ratio between an output shaft of the electric traction machine 2 and the drive wheels 7.
  • the hydrodynamic retarder 4 is, for example, mechanically coupled to an output shaft of the transmission 9.
  • a spur gear stage is provided between the output shaft of the transmission 9 and a retarder shaft that carries the rotor of the retarder.
  • the control device 6 advantageously controls the various brakes in a braking operation of the motor vehicle drive train, namely the electric traction machine 2 in generator operation, the hydrodynamic retarder 4 and the service brake 5, as shown in the flow charts of Figures 2a and 2b.
  • a charge state of the electrical storage 3 determines whether the specified braking power is in the range of the continuous brake, i.e. the hydrodynamic retarder 4, i.e. can be provided solely by the hydrodynamic retarder 4, because a regenerative operation of the electric traction machine 2 is eliminated due to the charge status of memory 3.
  • a braking torque can also be specified. If the specified braking power and/or the specified braking torque is in the range of the retarder 4, the specified braking power and/or the specified braking torque is provided solely by the hydrodynamic retarder 4.
  • the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided in combination by the hydrodynamic retarder 4 and the service brake 5, preferably with maximum utilization of the braking power that can be provided by the hydrodynamic retarder 4 in order to use the service brake 5 as much as possible to relieve.
  • the charge state of the electrical storage 3 is equal to or below the predetermined limit value, for example SOC ⁇ 95%. It is determined whether the specified braking power and/or the specified braking torque can be provided solely by the regenerative operation of the electric traction machine 2. If this is the case, the specified braking power and/or the specified braking torque is provided solely by the electric traction machine 2. If this is not the case, it is determined whether the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque can then be provided solely by the electric traction machine 2 in generator mode when it is downshifted, that is to say a smaller gear ratio 8 in the transmission 9 is set.
  • the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque can then be provided solely by the electric traction machine 2 in generator mode when it is downshifted, that is to say a smaller gear ratio 8 in the transmission 9 is set.
  • the downshift occurs and the specified braking power and/or the specified braking torque is provided solely by the electric traction machine 2. Since the braking power results from the braking torque generated by the electric traction machine 2 and its speed, the braking power can also be used in the flow diagrams when the braking torque is mentioned and vice versa.
  • the electric traction machine 2 If it is not possible to provide the entire specified braking power and/or the specified braking torque with the electric traction machine 2, it is determined whether the entire specified braking power and/or the specified braking torque is combined by the electric traction machine 2 and the hydrodynamic Retarder 4 can be provided. If necessary, the electric traction machine 2 is switched back again by appropriately setting a comparatively smaller gear ratio 8 between the electric traction machine 2 and the drive wheels 7. See the flow chart in FIG. 2b in detail. If the braking power and/or the braking torque of the electric traction machine 2, possibly after its downshift, and the hydrodynamic retarder 4 are sufficient, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided with these two units. If it is not sufficient, the service brake 5 is also used to provide the specified braking power and/or the specified braking torque.
  • the hydrodynamic retarder 4 is referred to as a continuous brake and the electric traction machine 2 is referred to as either a traction machine or an EM.
  • the provision of the specified braking power and/or the specified braking torque with the electric traction machine 2, the hydrodynamic retarder 4 and the service brake 5 is prioritized in such a way that the maximum available braking power and/or the maximum available braking torque of the electric traction machine 2 is always used if this is not sufficient or not is present, supplemented by the maximum available braking power and/or the maximum available braking torque of the hydrodynamic retarder 4 and, if this is still not sufficient, supplemented by the necessary braking power and/or the necessary braking torque of the service brake 5.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

The invention relates to a motor vehicle drive train (1) comprising at least one electrical traction machine (2) that is operated by a motor and in a power-generating manner; an electrical store (3) that is electrically connected to the electrical traction machine (2); a hydrodynamic retarder (4); a service brake (5); a control device (6) for controlling the electrical traction machine (2), the hydrodynamic retarder (4) and the service brake (5) according to different actual states of the motor vehicle drive train (1). The motor vehicle drive train (1) according to the invention is characterised in that the control device (6) is designed such that, with a braking request to the motor vehicle drive train (1) with a predefined braking power and/or with a predefined braking torque, this control is carried out as follows: according to a current charge state of the electrical store (3), (A) with a charge state of the electrical store (3) falling above a predefined threshold value, the predefined braking power and/or the predefined braking torque is either provided by the hydrodynamic retarder (4) or provided in a combined manner by the hydrodynamic retarder (4) and the service brake (5), free of a braking power and braking torque provision by the electrical traction machine; (B) with a charge state of the electrical store (3) being equal to or lower than the predefined threshold value, the predefined braking power and/or braking torque is provided jointly by the electrical traction machine (2) and the hydrodynamic retarder (4) or jointly by the electrical traction machine (2), the hydrodynamic retarder (4) and the service brake (5).

Description

Kraftfahrzeugantriebsstrang und Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs Motor vehicle powertrain and method for controlling braking operation of a motor vehicle
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit wenigstens einer elektrischen Traktionsmaschine, einem elektrischen Speicher, einem hydrodynamischen Retarder und einer Betriebsbremse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 , sowie ein Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs, das einen solchen Kraftfahrzeugantriebsstrang aufweist. The present invention relates to a motor vehicle drive train with at least one electric traction machine, an electric storage device, a hydrodynamic retarder and a service brake according to the preamble of claim 1, as well as a method for controlling braking operation of a motor vehicle which has such a motor vehicle drive train.
Der Gesetzgeber schreibt für Lastkraftwagen, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, eine Dauerbremse (Retarder) vor, wobei der Antriebsstrang entsprechender Lastkraftwagen derart ausgelegt sein muss, dass, wenn sich der Lastkraftwagen in einem Gefälle mit 7% über eine Strecke von sechs Kilometern bewegt, eine durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 km/h allein durch die Dauerbremse gehalten werden kann. Herkömmlich wurden solche Dauerbremsen in Form eines hydrodynamischen Retarders bereitgestellt. Ein solcher hydrodynamischer Retarder weist einen Rotor und einen Stator auf, die jeweils durch ein Schaufelrad gebildet werden und sich in Axialrichtung zur Ausbildung eines torusförmigen Arbeitsraums gegenüberstehen, um durch Antrieb des Rotors ein Arbeitsmedium radial nach außen zu beschleunigen und im Stator radial nach innen zu verzögern, sodass sich ein hydrodynamischer Kreislauf im Arbeitsraum einstellt, über welchen Antriebsleistung und Drehmoment vom Rotor auf den Stator übertragen wird, sodass der Rotor hydrodynamisch abgebremst wird. Anstelle eines Stators kann auch ein Gegenlaufrotor verwendet werden, der gegenläufig zum Rotor angetrieben wird. The law prescribes a retarder for trucks powered by an internal combustion engine, whereby the drive train of such trucks must be designed in such a way that if the truck moves on a 7% gradient over a distance of six kilometers, an average vehicle speed of 30 km/h can be maintained using the continuous brake alone. Traditionally, such continuous brakes were provided in the form of a hydrodynamic retarder. Such a hydrodynamic retarder has a rotor and a stator, which are each formed by a blade wheel and face each other in the axial direction to form a toroidal working space in order to accelerate a working medium radially outwards by driving the rotor and to decelerate it radially inwards in the stator , so that a hydrodynamic circuit is created in the working area, via which drive power and torque are transferred from the rotor to the stator, so that the rotor is braked hydrodynamically. Instead of a stator, a counter-rotating rotor can also be used, which is driven in the opposite direction to the rotor.
Für Lastkraftwagen, die mit einer elektrischen Traktionsmaschine angetrieben werden, ist eine solche Dauerbremse nicht vorgeschrieben. Such a continuous brake is not required for trucks that are powered by an electric traction machine.
Gleichwohl schlägt DE 10 2021 201 113 A1 eine Kombination einer elektrischen Traktionsmaschine, eines Retarders und einer Betriebsbremse vor. Vorzugsweise ergänzt die Bremsung mit der elektrische Traktionsmaschine weitere im Fahrzeug vorhandene Systeme, insbesondere ein Dauerbremssystem, das den Retarder aufweist, und/oder ein Betriebsbremssystem, das eine Reibbremse aufweist. Alternativ oder zusätzlich können auch Bremssysteme durch die Bremsung mit der elektrischen Traktionsmaschine ergänzt werden, die berührungslos arbeiten, wie eine Wirbelstrombremse. Als Vorteil wird angegeben, dass die vorhandenen Systeme - Dauerbremssysteme und Betriebsbremssysteme - kleiner dimensioniert werden können, sodass beispielsweise der Retarder nicht mehr die gesamte Bremsleistung zur Verfügung stellen können muss. Nevertheless, DE 10 2021 201 113 A1 proposes a combination of an electric traction machine, a retarder and a service brake. Preferably Braking with the electric traction machine supplements other systems present in the vehicle, in particular a continuous braking system that has the retarder and/or a service brake system that has a friction brake. Alternatively or additionally, braking systems can also be supplemented by braking with the electric traction machine, which work without contact, such as an eddy current brake. The advantage stated is that the existing systems - continuous braking systems and service braking systems - can be made smaller, so that, for example, the retarder no longer has to be able to provide the entire braking power.
Um die Bremsleistung der elektrischen Traktionsmaschine zu erhöhen, wird vorgeschlagen, deren Spannungsniveau zu erhöhen. Für den Fall, dass ein elektrischer Speicher, der mit der elektrischen Traktionsmaschine erzeugte elektrische Leistung speichert, relativ voll ist, kann die mit der Traktionsmaschine erzeugte elektrische Leistung über einen elektrischen Widerstand in Wärme gewandelt werden. In order to increase the braking performance of the electric traction machine, it is proposed to increase its voltage level. In the event that an electrical storage device that stores electrical power generated by the electric traction machine is relatively full, the electrical power generated by the traction machine can be converted into heat via an electrical resistance.
Nachteilig an der vorgeschlagenen Kombination und Ansteuerung der verschiedenen Bremssysteme ist, dass im Fall eines relativ vollen elektrischen Speichers im dauerhaft generatorischen Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine mit dem elektrischen Widerstand so viel Wärme erzeugt wird, dass das System aufgrund einer thermischen Begrenzung und aufgrund der vorgeschlagenen reduzierten maximalen Bremsleistung des Retarders in erheblichem Maße auf die Reibbremse zugreifen muss, was mit entsprechenden Nachteilen, wie Verschleiß und reduzierte Dauerbremsfestigkeit, einhergeht. The disadvantage of the proposed combination and control of the various braking systems is that in the case of a relatively full electrical storage in the permanent regenerative operation of the electric traction machine with the electrical resistance, so much heat is generated that the system is reduced due to a thermal limitation and due to the proposed maximum The braking performance of the retarder requires considerable access to the friction brake, which is accompanied by corresponding disadvantages such as wear and reduced endurance braking resistance.
Die aus DE 10 2021 201 113 A1 bekannten Merkmale sind im Oberbegriff des Anspruchs 1 zusammengefasst. The features known from DE 10 2021 201 113 A1 are summarized in the preamble of claim 1.
DE 10 2019 113 225 A1 schlägt ein Geschwindigkeitseinstellsystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Einstellen einer Fahrzeuggeschwindigkeit vor, um eine sichere Steuerung oder Regelung der Fahrgeschwindigkeit und eine einfache Bedienbarkeit für den Fahrer zu ermöglichen. Bei Erkennen einer Bremsanforderung durch den Fahrer kann zunächst eine Motorsteuereinrichtung mit einem Rekuperationsanforderungssignal angesteuert werden, um eine elektrische Traktionsmaschine im generatorischen Betrieb zu betreiben und dadurch Bremsleistung zur Verfügung zu stellen. Bei höheren Verzögerungsanforderungen oder auch in Fahrbereichen mit ungünstigen Rekuperationseigenschaften, zum Beispiel bei geringer Fahrgeschwindigkeit, kann die Geschwindigkeitssteuereinrichtung auch direkt ein anderes Bremssystem, zum Beispiel einen Retarder, ansteuern. DE 10 2019 113 225 A1 proposes a speed adjustment system for a vehicle and a method for adjusting a vehicle speed in order to safely control or regulate the vehicle speed and a to enable easy operation for the driver. When a braking request is detected by the driver, a motor control device can first be controlled with a recuperation request signal in order to operate an electric traction machine in regenerative operation and thereby provide braking power. In the case of higher deceleration requirements or in driving areas with unfavorable recuperation properties, for example at low driving speeds, the speed control device can also directly control another braking system, for example a retarder.
DE 10 2004 043 589 B4 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Fahrzeuges. DE 10 2004 043 589 B4 discloses a device and a method for determining the drive power distribution in a hybrid powertrain of a vehicle.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit elektrischer Traktionsmaschine, elektrischem Speicher, hydrodynamischem Retarder und Betriebsbremse der eingangs dargestellten Art, bei dem Bremsleistung kombiniert mit den verschiedenen Bremssystemen erzeugt werden kann, derart zu verbessern, dass eine übermäßige Nutzung der Betriebsbremse auch dann zuverlässig vermieden wird, wenn der elektrische Speicher voll oder nahezu voll ist. Vorteilhaft soll die elektrische Betriebsbremse auch in einem Fehlerzustand des elektrischen Speichers nicht übermäßig belastet werden. The present invention is based on the object of improving a motor vehicle drive train with an electric traction machine, electric storage, hydrodynamic retarder and service brake of the type shown at the beginning, in which braking power can be generated in combination with the various braking systems, in such a way that excessive use of the service brake also occurs is reliably avoided when the electrical storage is full or almost full. Advantageously, the electric service brake should not be subjected to excessive load even in a faulty state of the electric storage device.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit den Schritten von Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung. Ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugantriebsstrang umfasst wenigstens eine elektrisch Traktionsmaschine, die in einem Traktionsbetrieb motorisch und in einem Bremsbetrieb generatorisch betreibbar ist, um den Kraftfahrzeugantriebsstrang anzutreiben oder abzubremsen. Wenn nachfolgend auf die elektrische Traktionsmaschine Bezug genommen wird, so kann hiermit eine einzige elektrische Traktionsmaschine gemeint sein, oder auch eine Kombination aus mehreren gleichen oder verschiedenen elektrischen Traktionsmaschinen. The object according to the invention is achieved by a motor vehicle drive train with the features of claim 1 and a method for controlling braking operation of a motor vehicle with such a motor vehicle drive train with the steps of claim 6. The dependent claims describe advantageous and particularly useful embodiments of the invention. A motor vehicle drive train according to the invention comprises at least one electrical traction machine, which can be operated as a motor in a traction mode and as a generator in a braking mode in order to drive or brake the motor vehicle drive train. If reference is made below to the electric traction machine, this can mean a single electric traction machine, or a combination of several identical or different electric traction machines.
Es ist ein elektrischer Speicher in dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgesehen, der mit der (wenigstens einen) elektrischen Traktionsmaschine elektrisch verbunden ist, um diese im Traktionsbetrieb, das heißt im motorischen Betrieb, mit elektrischer Leistung zu versorgen und im Bremsbetrieb, das heißt im generatorischen Betrieb, mit der elektrischen Traktionsmaschine erzeugte elektrische Leistung zu speichern. Somit kann die elektrische Traktionsmaschine den Kraftfahrzeugantriebsstrang antreiben, um ein Fahrzeug, insbesondere Lastkraftwagen, das mit dem Kraftfahrzeugantriebsstrang ausgerüstet ist, antreibend zu bewegen oder aktiv abzubremsen. Die (wenigstens eine) elektrische Traktionsmaschine erzeugt im Traktionsbetrieb dabei ein Bremsmoment, das zusammen mit der Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine eine Bremsleistung ergibt, da die Bremsleistung das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment ist. An electrical storage device is provided in the motor vehicle drive train according to the invention, which is electrically connected to the (at least one) electric traction machine in order to supply it with electrical power in traction operation, that is to say in motor operation, and in braking operation, that is to say in generator operation. to store electrical power generated by the electric traction machine. The electric traction machine can thus drive the motor vehicle drive train in order to drive or actively brake a vehicle, in particular a truck, which is equipped with the motor vehicle drive train. The (at least one) electric traction machine generates a braking torque during traction operation, which, together with the speed of the electric traction machine, results in braking power, since the braking power is the product of speed and torque.
Es ist ein hydrodynamischer Retarder der eingangs beschriebenen Art vorgesehen, um den Kraftfahrzeugantriebsstrang und entsprechend das Fahrzeug verschleißfrei abzubremsen. Auch der hydrodynamische Retarder erzeugt im eingeschalteten Zustand entsprechend ein Bremsmoment, das zusammen mit der Drehzahl des Retarders, das heißt des Retarderrotors, eine Bremsleistung ergibt. A hydrodynamic retarder of the type described above is provided in order to brake the motor vehicle drive train and accordingly the vehicle without wear. When switched on, the hydrodynamic retarder also generates a braking torque, which, together with the speed of the retarder, i.e. the retarder rotor, results in braking power.
Schließlich ist eine Betriebsbremse zum reibungsbasierten Abbremsen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs und damit eines Fahrzeugs, das den Kraftfahrzeugantriebsstrang aufweist, vorgesehen. Eine solche Betriebsbremse kann beispielsweise eine, in der Regel jedoch mehrere, Scheibenbremsen umfassen. Auch die Betriebsbremse erzeugt ein Bremsmoment beziehungsweise eine Bremsleistung. Finally, a service brake is provided for friction-based braking of the motor vehicle drive train and thus a vehicle that has the motor vehicle drive train. Such a service brake can, for example, include one, but usually several, disc brakes. The service brake also generates a braking torque or braking power.
Eine Steuervorrichtung im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstrang ist eingerichtet, die elektrische Traktionsmaschine, den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse in Abhängigkeit verschiedener Ist-Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstrangs anzusteuern. A control device in the motor vehicle drive train according to the invention is set up to control the electric traction machine, the hydrodynamic retarder and the service brake depending on various actual states of the motor vehicle drive train.
Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass bei einer Bremsanforderung an den Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer vorgegebenen Bremsleistung und/oder mit einem vorgegebenen Bremsmoment, wobei eine solche Bremsanforderung beispielsweise von einem Bremssteuergerät ausgegeben werden kann oder auch in der Steuervorrichtung in Abhängigkeit von Eingangsgrößen selbst erzeugt werden kann, die Ansteuerung der verschiedenen Bremsen, das heißt der elektrischen Traktionsmaschine, des hydrodynamischen Retarders und der Betriebsbremse, wie folgt ausgeführt wird: According to the invention, the control device is set up in such a way that when there is a braking request to the motor vehicle drive train with a predetermined braking power and/or with a predetermined braking torque, such a braking request can be issued, for example, by a brake control device or can also be generated in the control device itself depending on input variables , the control of the various brakes, i.e. the electric traction machine, the hydrodynamic retarder and the service brake, is carried out as follows:
In Abhängigkeit eines aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers wird Depending on the current charge status of the electrical storage
A) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment durch den hydrodynamischen Retarder oder kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine; A) when the charge level of the electrical storage is above a predetermined limit value, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided by the hydrodynamic retarder or combined by the hydrodynamic retarder and the service brake, free from brake power provision and braking torque provision by the electric traction machine;
B) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine und den hydrodynamischen Retarder oder gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine, den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt. Durch die erfindungsgemäße Lösung ist eine dauerhafte verschleißfreie Abbremsung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs möglich, beispielsweise bei der eingangs genannten Bewegung eines Lastkraftwagens im Gefälle mit 7% und das Halten der Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 km/h allein durch die Dauerbremse, weil die vorgegebene Bremsleistung auch dann, wenn der elektrische Speicher nahezu voll ist, beispielsweise einen Ladezustand, auch SOC (State-of-Charge) genannt, von mehr als 95% aufweist, die vorgegebene Bremsleistung allein mit dem hydrodynamischen Retarder oder zumindest zum größten Teil durch den hydrodynamischen Retarder und dann kombiniert mit der Betriebsbremse bereitgestellt wird, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine. Damit kann auch gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf den elektrischen Widerstand verzichtet werden, der den generatorischen Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine in einem entsprechend befüllten Zustand des elektrischen Speichers ermöglicht. B) when the charging state of the electrical storage is equal to or below the predetermined limit value, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque are provided jointly by the electric traction machine and the hydrodynamic retarder or jointly by the electric traction machine, the hydrodynamic retarder and the service brake. The solution according to the invention enables permanent, wear-free braking of the motor vehicle drive train, for example in the case of the aforementioned movement of a truck on a 7% gradient and maintaining the vehicle speed of 30 km/h solely through the continuous brake, because the specified braking power is also achieved when the electrical storage is almost full, for example has a state of charge, also known as SOC (State-of-Charge), of more than 95%, the specified braking power alone with the hydrodynamic retarder or at least largely through the hydrodynamic retarder and then combined with the Service brake is provided, free from brake power provision and braking torque provision by the electric traction machine. This means that, according to one embodiment of the invention, the electrical resistance can be dispensed with, which enables the regenerative operation of the electric traction machine in a correspondingly filled state of the electrical storage.
Insbesondere, wenn der hydrodynamische Retarder derart ausgelegt wird, wie es bisher bei einem mit Verbrennungsmotor angetriebenen Lastkraftwagen der Fall war, wird die Betriebsbremse nicht übermäßig beansprucht. In particular, if the hydrodynamic retarder is designed in such a way as was previously the case with a truck powered by an internal combustion engine, the service brake is not subjected to excessive stress.
Besonders bevorzugt wird im Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts, beispielsweise oberhalb des Ladezustands von 95% (SOC 95%) die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder oder allein durch die Kombination aus hydrodynamischem Retarder und Betriebsbremse bereitgestellt. Das bedeutet, dass keine weitere Bremse, beispielsweise eine Wirbelstrombremse oder Motorbremse, herangezogen wird. Solche Bremsen können eingespart werden. Particularly preferably, in the state of charge of the electrical storage above the predetermined limit value, for example above the state of charge of 95% (SOC 95%), the predetermined braking power and / or the predetermined braking torque is provided solely by the hydrodynamic retarder or solely by the combination of hydrodynamic retarder and service brake . This means that no additional brake, such as an eddy current brake or motor brake, is used. Such brakes can be saved.
Insbesondere ist der Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Elektrofahrzeug ausgelegt, das heißt der Kraftfahrzeugantriebsstrang weist als Traktionsmaschinen ausschließlich eine oder mehrere elektrische Traktionsmaschinen auf. Die Erfindung ist jedoch auch bei Hybridfahrzeugen anwendbar, deren Antriebsstrang neben der wenigstens einen elektrischen Traktionsmaschine einen Verbrennungsmotor als Traktionsmotor aufweist. In particular, the motor vehicle drive train is designed for an electric vehicle, that is, the motor vehicle drive train has as Traction machines exclusively have one or more electric traction machines. However, the invention can also be used in hybrid vehicles whose drive train has an internal combustion engine as a traction motor in addition to the at least one electric traction machine.
Bevorzugt ist die Steuervorrichtung eingerichtet, bei einem erfassten Fehlerzustand der elektrischen Traktionsmaschine den hydrodynamischen Retarder oder kombiniert den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments anzusteuern, also derart, wie auch im Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts. Preferably, the control device is set up to control the hydrodynamic retarder or a combination of the hydrodynamic retarder and the service brake to provide the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque in the event of a detected fault state of the electric traction machine, i.e. in the same way as in the charging state of the electrical storage above the predetermined one limit.
Um bei einer Abbremsung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs mit der elektrischen Traktionsmaschine deren Bremsmoment und/oder Bremsleistung zu erhöhen, ist die Steuervorrichtung vorteilhaft eingerichtet, im Zustand B) eine im Kraftfahrzeugantriebsstrang zwischen Antriebsrädern des Kraftfahrzeugantriebsstrangs und der elektrischen Traktionsmaschine vorgesehene Übersetzung zu reduzieren, sodass die Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine und deren Bremsmoment und/oder deren Bremsleistung erhöht wird. In order to increase the braking torque and/or braking power when the motor vehicle drive train is braked with the electric traction machine, the control device is advantageously set up, in state B), to reduce a gear ratio provided in the motor vehicle drive train between drive wheels of the motor vehicle drive train and the electric traction machine, so that the speed of the electric Traction machine and its braking torque and/or its braking power is increased.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen Kraftfahrzeugantriebsstrang der hier dargestellten Art umfasst, weist die folgenden Schritte auf: A method according to the invention for controlling braking operation of a motor vehicle, the motor vehicle comprising a motor vehicle drive train of the type shown here, has the following steps:
A) Bei einem erfassten aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment entweder durch den hydrodynamischen Retarder oder kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine; B) bei einem erfassten aktuellen Ladezustand des elektrischen Speichers gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine und den hydrodynamischen Retarder oder gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine, den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt. A) If the current state of charge of the electrical storage is detected above the predetermined limit value, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided either by the hydrodynamic retarder or combined by the hydrodynamic retarder and the service brake, free of braking power provision and braking torque provision by the electric traction machine ; B) if the current charge state of the electrical storage is detected is equal to or below the predetermined limit value, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided jointly by the electric traction machine and the hydrodynamic retarder or jointly by the electric traction machine, the hydrodynamic retarder and the service brake.
Bevorzugt wird im Zustand A) die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder oder allein durch die Kombination aus hydrodynamischem Retarder und Betriebsbremse bereitgestellt. In state A), the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is preferably provided solely by the hydrodynamic retarder or solely by the combination of hydrodynamic retarder and service brake.
Zur Anwendung des Verfahrens bei einem Elektrofahrzeug wird der Kraftfahrzeugantriebsstrang ausschließlich mit einer oder mehreren elektrischen Traktionsmaschinen zur aktiven Fortbewegung des Kraftfahrzeugs angetrieben. To use the method in an electric vehicle, the motor vehicle drive train is driven exclusively with one or more electric traction machines for active locomotion of the motor vehicle.
Besonders bevorzugt wird die Betriebsweise der elektrischen Traktionsmaschine überwacht und bei einem erfassten Fehlerzustand der elektrischen Traktionsmaschine wird der hydrodynamische Retarder zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments angesteuert oder werden der hydrodynamische Retarder und die Betriebsbremse kombiniert zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments angesteuert. Particularly preferably, the operation of the electric traction machine is monitored and, if a fault condition of the electric traction machine is detected, the hydrodynamic retarder is activated to provide the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque, or the hydrodynamic retarder and the service brake are combined to provide the predetermined braking power and/or of the specified braking torque.
Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bevorzugt die Übersetzung im Kraftfahrzeugantriebsstrang zwischen den Antriebsrädern und der elektrischen Traktionsmaschine reduziert werden, um eine Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine und deren Bremsmoment und/oder Bremsleistung zu erhöhen, wenn das vor der Reduzierung der Übersetzung mit der elektrischen Traktionsmaschine erzeugte Bremsmoment und/oder die Bremsleistung nicht ausreicht, um das vorgegebene Bremsmoment und/oder die vorgegebene Bremsleistung zu erzeugen. Eine solche Reduzierung der Übersetzung wird auch als Rückschaltung der elektrischen Traktionsmaschine bezeichnet. Also in the method according to the invention, the translation in the motor vehicle drive train between the drive wheels and the electric traction machine can preferably be reduced in order to increase a speed of the electric traction machine and its braking torque and / or braking power if the braking torque generated before the reduction of the translation with the electric traction machine and/or the braking power is not sufficient to generate the specified braking torque and/or the specified braking power. Such a reduction in gear ratio is also referred to as downshifting of the electric traction machine.
Durch die Erfindung wird eine sichere Regulierung der Geschwindigkeit im Gefälle erreicht und die Betriebsbremse wird unabhängig von der Ausführungsform der elektrischen Traktionsmaschine entlastet. Gleichzeitig wird das Energierückgewinnungspotenzial vollständig ausgeschöpft. The invention achieves safe regulation of the speed on slopes and the service brake is relieved regardless of the embodiment of the electric traction machine. At the same time, the energy recovery potential is fully exploited.
Besonders bevorzugt erfolgt während des Rückschaltvorgangs der elektrischen Traktionsmaschine im Gefälle keine Bremskraftunterbrechung. Particularly preferably, there is no interruption in braking force during the downshifting process of the electric traction machine on a slope.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch erläutert werden. The invention will be explained below using an exemplary embodiment and the figures.
Es zeigen: Show it:
Figur 1 einen erfindungsgemäß ausgeführt Kraftfahrzeugantriebsstrang; Figure 1 shows a motor vehicle drive train designed according to the invention;
Figuren 2a und 2b die Ansteuerung der Betriebsbremse, des hydrodynamischen Retarders und der elektrischen Traktionsmaschine in Abhängigkeit verschiedener Ist-Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstrangs und des aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers. Figures 2a and 2b show the control of the service brake, the hydrodynamic retarder and the electric traction machine depending on various actual states of the motor vehicle drive train and the current state of charge of the electrical storage.
In der Figur 1 ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 gezeigt, umfassend eine elektrische Traktionsmaschine 2, die elektrisch mit einem elektrischen Speicher 3 verbunden ist, mit einem Getriebe 9, über welches die elektrische Traktionsmaschine 2 mit Antriebsrädern 7 verbunden ist, mit einem hydrodynamischen Retarder 4 und mit einer Betriebsbremse 5. Die elektrische Traktionsmaschine 2 könnte auch an einer anderen Position, beispielsweise auf der Radachse vorgesehen sein, oder es könnten mehrere elektrische Traktionsmaschinen 2 vorgesehen sein, beispielsweise auf der Radachse, auf verschiedenen Radachsen oder im Bereich der Antriebsräder 7. 1 shows a motor vehicle drive train 1, comprising an electric traction machine 2, which is electrically connected to an electrical storage 3, with a transmission 9, via which the electric traction machine 2 is connected to drive wheels 7, with a hydrodynamic retarder 4 and with a service brake 5. The electric traction machine 2 could also be provided at a different position, for example on the wheel axle, or there could be several electric ones Traction machines 2 may be provided, for example on the wheel axle, on different wheel axles or in the area of the drive wheels 7.
Ferner ist eine Steuervorrichtung 6 vorgesehen, die über nicht näher dargestellte Steuerleitungen mit der elektrischen Traktionsmaschine 2, dem elektrischen Speicher 3, dem hydrodynamischen Retarder 4, der Betriebsbremse 5 und einer Schaltvorrichtung für eine Übersetzung 8 in dem Getriebe 9 verbunden ist. Der Steuervorrichtung 6 können verschiedene Eingangsgrößen aus Sensoren und/oder anderen Steuereinrichtungen zugeführt werden. Die Steuervorrichtung 6 kann auch mit weiteren nicht näher dargestellten Einrichtungen verbunden sein und kann zur Ansteuerung der genannten Maschinen/Bremsen mit weiteren Steuervorrichtungen, die an den einzelnen Bauteilen zu deren Ansteuerung vorgesehen sind, Zusammenarbeiten. Furthermore, a control device 6 is provided, which is connected to the electric traction machine 2, the electrical storage 3, the hydrodynamic retarder 4, the service brake 5 and a switching device for a gear ratio 8 in the transmission 9 via control lines (not shown). The control device 6 can be supplied with various input variables from sensors and/or other control devices. The control device 6 can also be connected to other devices (not shown) and can work together to control the machines/brakes mentioned with other control devices that are provided on the individual components to control them.
Von den verschiedenen Übersetzungen 8 im Getriebe 9 kann eine geeignete in Abhängigkeit von Randbedingungen ausgewählt werden, um das Drehzahlverhältnis zwischen einer Abtriebswelle der elektrischen Traktionsmaschine 2 und den Antriebsrädern 7 wahlweise einzustellen. Of the various translations 8 in the transmission 9, a suitable one can be selected depending on boundary conditions in order to selectively adjust the speed ratio between an output shaft of the electric traction machine 2 and the drive wheels 7.
Der hydrodynamische Retarder 4 ist beispielsweise mechanisch mit einer Abtriebswelle des Getriebes 9 gekoppelt. Beispielsweise ist zwischen der Abtriebswelle des Getriebes 9 und einer Retarderwelle, die den Rotor des Retarders trägt, eine Stirnradstufe vorgesehen. The hydrodynamic retarder 4 is, for example, mechanically coupled to an output shaft of the transmission 9. For example, a spur gear stage is provided between the output shaft of the transmission 9 and a retarder shaft that carries the rotor of the retarder.
Die Steuervorrichtung 6 steuert in einem Bremsbetrieb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs die verschiedenen Bremsen, nämlich die elektrische Traktionsmaschine 2 im generatorischen Betrieb, den hydrodynamischen Retarder 4 und die Betriebsbremse 5 vorteilhaft an, wie in den Flussdiagrammen der Figuren 2a und 2b dargestellt ist. The control device 6 advantageously controls the various brakes in a braking operation of the motor vehicle drive train, namely the electric traction machine 2 in generator operation, the hydrodynamic retarder 4 and the service brake 5, as shown in the flow charts of Figures 2a and 2b.
Gemäß der Figur 2a wird, wenn ein Ladezustand des elektrischen Speichers 3 (siehe die Figur 1 ) oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, beispielsweise oberhalb von 95% (SOC>95%), bestimmt, ob die vorgegebene Bremsleistung im Bereich der Dauerbremse, also des hydrodynamischen Retarders 4 liegt, das heißt allein durch den hydrodynamischen Retarder 4 zur Verfügung gestellt werden kann, weil ein generatorischer Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine 2 aufgrund des Ladezustands des Speichers 3 ausscheidet. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Bremsmoment vorgegeben werden. Wenn die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegeben Bremsmoment im Bereich des Retarders 4 liegt, wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegeben Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder 4 bereitgestellt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder 4 und die Betriebsbremse 5 bereitgestellt, bevorzugt bei einer maximalen Ausschöpfung der vom hydrodynamischen Retarder 4 bereitstellbaren Bremsleistung, um die Betriebsbremse 5 so weit wie möglich zu entlasten. According to Figure 2a, if a charge state of the electrical storage 3 (see Figure 1) is above a predetermined limit value, for example above 95% (SOC>95%), determines whether the specified braking power is in the range of the continuous brake, i.e. the hydrodynamic retarder 4, i.e. can be provided solely by the hydrodynamic retarder 4, because a regenerative operation of the electric traction machine 2 is eliminated due to the charge status of memory 3. Additionally or alternatively, a braking torque can also be specified. If the specified braking power and/or the specified braking torque is in the range of the retarder 4, the specified braking power and/or the specified braking torque is provided solely by the hydrodynamic retarder 4. If this is not the case, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided in combination by the hydrodynamic retarder 4 and the service brake 5, preferably with maximum utilization of the braking power that can be provided by the hydrodynamic retarder 4 in order to use the service brake 5 as much as possible to relieve.
In der Figur 2b ist nun die Situation bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers 3 gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts, zum Beispiel SOC<95%, dargestellt. Es wird bestimmt, ob die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine 2 bereitgestellt werden kann. Falls dies der Fall ist, wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch die elektrische Traktionsmaschine 2 bereitgestellt. Falls dies nicht der Fall ist, wird bestimmt, ob die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment dann allein durch die elektrische Traktionsmaschine 2 im generatorischen Betrieb zur Verfügung gestellt werden kann, wenn diese rückgeschaltet wird, das heißt eine kleinere Übersetzung 8 im Getriebe 9 eingestellt wird. Falls dies der Fall ist, erfolgt die Rückschaltung und die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment wird allein durch die elektrische Traktionsmaschine 2 bereitgestellt. Da sich die Bremsleistung aus dem von der elektrischen Traktionsmaschine 2 erzeugten Bremsmoment und deren Drehzahl ergibt, kann in den Flussdiagrammen, wenn das Bremsmoment genannt ist, auch die Bremsleistung eingesetzt werden und umgekehrt. 2b now shows the situation when the charge state of the electrical storage 3 is equal to or below the predetermined limit value, for example SOC<95%. It is determined whether the specified braking power and/or the specified braking torque can be provided solely by the regenerative operation of the electric traction machine 2. If this is the case, the specified braking power and/or the specified braking torque is provided solely by the electric traction machine 2. If this is not the case, it is determined whether the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque can then be provided solely by the electric traction machine 2 in generator mode when it is downshifted, that is to say a smaller gear ratio 8 in the transmission 9 is set. If this is the case, the downshift occurs and the specified braking power and/or the specified braking torque is provided solely by the electric traction machine 2. Since the braking power results from the braking torque generated by the electric traction machine 2 and its speed, the braking power can also be used in the flow diagrams when the braking torque is mentioned and vice versa.
Sollte es nicht möglich sein, mit der elektrischen Traktionsmaschine 2 die gesamte vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment zur Verfügung zu stellen, so wird bestimmt, ob die gesamte vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment kombiniert durch die elektrische Traktionsmaschine 2 und den hydrodynamischen Retarder 4 bereitgestellt werden kann. Wenn erforderlich, wird hierfür die elektrische Traktionsmaschine 2 wiederum rückgeschaltet, durch entsprechendes Einstellen einer vergleichsweise kleineren Übersetzung 8 zwischen der elektrischen Traktionsmaschine 2 und den Antriebsrädern 7. Siehe im Einzelnen das Flussdiagramm der Figur 2b. Wenn nun die Bremsleistung und/oder das Bremsmoment der elektrischen Traktionsmaschine 2, gegebenenfalls nach deren Rückschaltung, und des hydrodynamischen Retarders 4 ausreicht, wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment mit diesen beiden Aggregaten bereitgestellt. Wenn sie nicht ausreicht, wird zusätzlich die Betriebsbremse 5 zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments herangezogen. If it is not possible to provide the entire specified braking power and/or the specified braking torque with the electric traction machine 2, it is determined whether the entire specified braking power and/or the specified braking torque is combined by the electric traction machine 2 and the hydrodynamic Retarder 4 can be provided. If necessary, the electric traction machine 2 is switched back again by appropriately setting a comparatively smaller gear ratio 8 between the electric traction machine 2 and the drive wheels 7. See the flow chart in FIG. 2b in detail. If the braking power and/or the braking torque of the electric traction machine 2, possibly after its downshift, and the hydrodynamic retarder 4 are sufficient, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided with these two units. If it is not sufficient, the service brake 5 is also used to provide the specified braking power and/or the specified braking torque.
In den Flussdiagrammen der Figur 2a und 2b wird der hydrodynamische Retarder 4 mit Dauerbremse bezeichnet und die elektrische Traktionsmaschine 2 entweder mit Traktionsmaschine oder mit EM. In the flow charts of Figures 2a and 2b, the hydrodynamic retarder 4 is referred to as a continuous brake and the electric traction machine 2 is referred to as either a traction machine or an EM.
Besonders bevorzugt erfolgt eine Priorisierung der Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments mit der elektrischen Traktionsmaschine 2, dem hydrodynamischen Retarder 4 und der Betriebsbremse 5 derart, dass stets die maximal verfügbare Bremsleistung und/oder das maximal verfügbare Bremsmoment der elektrischen Traktionsmaschine 2 verwendet wird, wenn diese/dieses nicht ausreicht oder nicht vorhanden ist, ergänzt durch die maximal verfügbare Bremsleistung und/oder das maximal verfügbare Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders 4 und, wenn dies immer noch nicht ausreichend ist, ergänzt um die notwendige Bremsleistung und/oder das notwendige Bremsmoment der Betriebsbremse 5. Particularly preferably, the provision of the specified braking power and/or the specified braking torque with the electric traction machine 2, the hydrodynamic retarder 4 and the service brake 5 is prioritized in such a way that the maximum available braking power and/or the maximum available braking torque of the electric traction machine 2 is always used if this is not sufficient or not is present, supplemented by the maximum available braking power and/or the maximum available braking torque of the hydrodynamic retarder 4 and, if this is still not sufficient, supplemented by the necessary braking power and/or the necessary braking torque of the service brake 5.
Hierbei wird stets berücksichtigt, ob eine Rückschaltung der elektrischen Traktionsmaschine 2 möglich ist, um mit dieser elektrischen Traktionsmaschine 2 entsprechend mehr Bremsleistung und/oder Bremsmoment zur Verfügung stellen zu können, und die in der Priorität der Ansteuerung nachgeordneten Bremsen zu entlasten. Here, it is always taken into account whether a downshift of the electric traction machine 2 is possible in order to be able to provide correspondingly more braking power and/or braking torque with this electric traction machine 2 and to relieve the brakes that have downstream control priority.
Bezugszeichenliste Reference symbol list
1 Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 automotive powertrain
2 elektrische Traktionsmaschine 3 elektrischer Speicher 2 electric traction machine 3 electric storage
4 hydrodynamischer Retarder 4 hydrodynamic retarder
5 Betriebsbremse 5 service brake
6 Steuervorrichtung 6 control device
7 Antriebsräder 8 Übersetzung 7 drive wheels 8 gear ratio
9 Getriebe 9 gears

Claims

Patentansprüche Kraftfahrzeugantriebsstrang (1 ) mit wenigstens einer elektrischen Traktionsmaschine (2), die in einem Traktionsbetrieb motorisch und in einem Bremsbetrieb generatorisch betreibbar ist, um den Kraftfahrzeugantriebsstrang (1 ) anzutreiben oder abzubremsen; mit einem elektrischen Speicher (3), der mit der elektrischen Traktionsmaschine (2) elektrisch verbunden ist, um diese im Traktionsbetrieb mit elektrischer Leistung zu versorgen und im Bremsbetrieb mit der elektrischen Traktionsmaschine (2) erzeugte elektrische Leistung zu speichern; mit einem hydrodynamischen Retarder (4) zum verschleißfreien Abbremsen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (1 ); mit einer Betriebsbremse (5) zum reibungsbasierten Abbremsen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (1 ); mit einer Steuervorrichtung (6) zum Ansteuern der elektrischen Traktionsmaschine (2), des hydrodynamischen Retarders (4) und der Betriebsbremse (5) in Abhängigkeit verschiedener Ist-Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (1 ); dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) eingerichtet ist, bei einer Bremsanforderung an den Kraftfahrzeugantriebsstrang (1 ) mit einer vorgegebenen Bremsleistung und/oder mit einem vorgegebenen Bremsmoment diese Ansteuerung wie folgt auszuführen: in Abhängigkeit eines aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers (3) wird Claims Motor vehicle drive train (1) with at least one electric traction machine (2), which can be operated as a motor in a traction mode and as a generator in a braking mode in order to drive or brake the motor vehicle drive train (1); with an electrical storage (3) which is electrically connected to the electric traction machine (2) in order to supply it with electrical power during traction operation and to store electrical power generated by the electrical traction machine (2) during braking operation; with a hydrodynamic retarder (4) for wear-free braking of the motor vehicle drive train (1); with a service brake (5) for friction-based braking of the motor vehicle drive train (1); with a control device (6) for controlling the electric traction machine (2), the hydrodynamic retarder (4) and the service brake (5) depending on various actual states of the motor vehicle drive train (1); characterized in that the control device (6) is set up to carry out this control as follows when there is a braking request to the motor vehicle drive train (1) with a predetermined braking power and/or with a predetermined braking torque: depending on a current charge state of the electrical storage (3).
A) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers (3) oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment entweder durch den hydrodynamischen Retarder (4) oder kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) bereitgestellt, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine (2); A) when the charge level of the electrical storage (3) is above a predetermined limit value, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque either by the hydrodynamic retarder (4) or combined by the hydrodynamic retarder (4) and the service brake (5) provided, free from brake power provision and braking torque provision by the electric traction machine (2);
B) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers (3) gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine (2) und den hydrodynamischen Retarder (4) oder gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine (2), den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) bereitgestellt. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) eingerichtet ist, um im Zustand A) die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder (4) oder allein durch die Kombination aus hydrodynamischem Retarder (4) und Betriebsbremse (5) bereitzustellen. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugantriebsstrang (1 ) als Traktionsmaschinen ausschließlich eine oder mehrere elektrische Traktionsmaschinen (2) aufweist. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) ferner eingerichtet ist, bei einem erfassten Fehlerzustand der elektrischen Traktionsmaschine (2) den hydrodynamischen Retarder (4) oder kombiniert den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments anzusteuern. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) eingerichtet ist, im Zustand B) eine im Kraftfahrzeugantriebsstrang (1 ) zwischen Antriebsrädern (7) des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (1 ) und der elektrischen Traktionsmaschine (2) vorgesehene Übersetzung (8) zu reduzieren, um eine Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine (2) und deren Bremsmoment und/oder deren Bremsleistung zu erhöhen. Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs, das einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (1 ) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst, mit den folgenden Schritten: B) when the charge level of the electrical storage unit (3) is equal to or below the predetermined limit value, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque are carried out jointly by the electric traction machine (2) and the hydrodynamic retarder (4) or jointly by the electric traction machine (2) , the hydrodynamic retarder (4) and the service brake (5) are provided. Motor vehicle drive train (1) according to claim 1, characterized in that the control device (6) is set up to, in state A), the predetermined braking power and / or the predetermined braking torque solely by the hydrodynamic retarder (4) or solely by the combination of hydrodynamic retarder (4) and service brake (5). Motor vehicle drive train (1) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the motor vehicle drive train (1) exclusively has one or more electric traction machines (2) as traction machines. Motor vehicle drive train (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the control device (6) is further set up, in the event of a detected fault state of the electric traction machine (2), the hydrodynamic retarder (4) or combined the hydrodynamic retarder (4) and to control the service brake (5) to provide the specified braking power and/or the specified braking torque. Motor vehicle drive train (1) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the control device (6) is set up, in state B), in the motor vehicle drive train (1) between drive wheels (7) of the motor vehicle drive train (1) and the electric traction machine (2 ) to reduce the provided translation (8) in order to increase a speed of the electric traction machine (2) and its braking torque and / or its braking power. Method for controlling a braking operation of a motor vehicle, which comprises a motor vehicle drive train (1) according to one of claims 1 to 5, with the following steps:
- Erfassen des aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers (3);- Detecting the current charge status of the electrical storage (3);
- Vergleichen des erfassten aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers (3) mit einem vorgegebenen Grenzwert; - Comparing the detected current state of charge of the electrical storage (3) with a predetermined limit value;
- bei - at
A) einem erfassten aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers (3) oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment entweder durch den hydrodynamischen Retarder (4) oder kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) bereitgestellt, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine (2); A) a detected current state of charge of the electrical storage (3) above the predetermined limit value, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided either by the hydrodynamic retarder (4) or combined by the hydrodynamic retarder (4) and the service brake (5). , free from brake power provision and braking torque provision by the electric traction machine (2);
B) bei einem erfassten aktuellen Ladezustand des elektrischen Speichers (3) gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine (2) und den hydrodynamischen Retarder (4) oder gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine (2), den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) bereitgestellt. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Zustand A) die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder (4) oder allein durch die Kombination aus hydrodynamischem Retarder (4) und Betriebsbremse (5) bereitgestellt wird. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugantriebsstrang (1 ) ausschließlich mit einer oder mehreren elektrischen Traktionsmaschinen (2) zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs angetrieben wird. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsweise der elektrischen Traktionsmaschine (2) überwacht wird und bei einem erfassten Fehlerzustand der elektrischen Traktionsmaschine (2) der hydrodynamische Retarder (4) oder der hydrodynamische Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) kombiniert zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments angesteuert wird/werden. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Zustand B) eine Übersetzung (8) im Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) zwischen den Antriebsrädern (7) und der elektrischen Traktionsmaschine (2) reduziert wird, um eine Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine (2) und deren Bremsmoment und/oder deren Bremsleistung zu erhöhen, wenn das vor der Reduzierung der Übersetzung (8) mit der elektrischen Traktionsmaschine (2) erzeugte Bremsmoment oder deren Bremsleistung nicht ausreicht, um die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment zu erzeugen. B) if the current charge state of the electrical storage (3) is detected is equal to or below the predetermined limit value, the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is applied jointly by the electric traction machine (2) and the hydrodynamic retarder (4) or jointly by the electric traction machine (2), the hydrodynamic retarder (4) and the service brake (5). Method according to claim 6, characterized in that in state A) the predetermined braking power and/or the predetermined braking torque is provided solely by the hydrodynamic retarder (4) or solely by the combination of hydrodynamic retarder (4) and service brake (5). Method according to one of claims 6 or 7, characterized in that the motor vehicle drive train (1) is driven exclusively with one or more electric traction machines (2) for moving the motor vehicle. Method according to one of claims 6 to 8, characterized in that the operation of the electric traction machine (2) is monitored and, in the event of a detected fault state of the electric traction machine (2), the hydrodynamic retarder (4) or the hydrodynamic retarder (4) and the service brake (5) is/are combined to provide the specified braking power and/or the specified braking torque. Method according to one of claims 6 to 9, characterized in that in state B) a translation (8) in the motor vehicle drive train (1) between the drive wheels (7) and the electric traction machine (2) is reduced by a speed of the electric traction machine ( 2) and to increase their braking torque and/or their braking power if the braking torque or their braking power generated before the reduction of the gear ratio (8) with the electric traction machine (2) is not sufficient to generate the specified braking power and/or the specified braking torque .
PCT/EP2023/074727 2022-09-16 2023-09-08 Motor vehicle drive train and method for controlling a braking operation of a motor vehicle WO2024056541A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022123719.2 2022-09-16
DE102022123719.2A DE102022123719A1 (en) 2022-09-16 2022-09-16 Motor vehicle powertrain and method for controlling braking operation of a motor vehicle

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024056541A1 true WO2024056541A1 (en) 2024-03-21

Family

ID=88093517

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2023/074727 WO2024056541A1 (en) 2022-09-16 2023-09-08 Motor vehicle drive train and method for controlling a braking operation of a motor vehicle

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102022123719A1 (en)
WO (1) WO2024056541A1 (en)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013013258A1 (en) * 2013-08-09 2015-02-12 Peter Marx Brake (brake assist) for electric vehicles
DE102004043589B4 (en) 2004-09-09 2018-11-15 Zf Friedrichshafen Ag Apparatus and method for determining the drive power distribution in a hybrid powertrain of a vehicle
US20200189543A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric drive device for vehicle
DE102019113225A1 (en) 2019-05-20 2020-11-26 Wabco Gmbh Speed setting system for a vehicle and method for setting a driving speed
KR20210072172A (en) * 2019-12-06 2021-06-17 현대자동차주식회사 Braking control method for electric vehicle
DE102017109161B4 (en) * 2017-04-28 2021-12-09 Universität Rostock Method and device for handling errors in a drive system
DE102021201113A1 (en) 2021-02-05 2022-08-11 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Braking of an electrically powered vehicle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004043589B4 (en) 2004-09-09 2018-11-15 Zf Friedrichshafen Ag Apparatus and method for determining the drive power distribution in a hybrid powertrain of a vehicle
DE102013013258A1 (en) * 2013-08-09 2015-02-12 Peter Marx Brake (brake assist) for electric vehicles
DE102017109161B4 (en) * 2017-04-28 2021-12-09 Universität Rostock Method and device for handling errors in a drive system
US20200189543A1 (en) * 2018-12-12 2020-06-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric drive device for vehicle
DE102019113225A1 (en) 2019-05-20 2020-11-26 Wabco Gmbh Speed setting system for a vehicle and method for setting a driving speed
KR20210072172A (en) * 2019-12-06 2021-06-17 현대자동차주식회사 Braking control method for electric vehicle
DE102021201113A1 (en) 2021-02-05 2022-08-11 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Braking of an electrically powered vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
DE102022123719A1 (en) 2024-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1485266B1 (en) Method for controlling a hybrid drive of a vehicle
EP1758776B1 (en) Method for controlling the braking system of a four-wheel drive motor vehicle
DE112005001001B4 (en) Method for controlling a braking system of a motor vehicle
DE4446485A1 (en) Method of braking hybrid drive motor vehicle
DE102011100811B4 (en) Anti-lock braking system for a vehicle with an electric motor vehicle drive
DE102017126427A1 (en) Automatic speed control method and system for a hybrid electric vehicle
DE102005037713A1 (en) Drive train for a motor vehicle and method for operating a drive train
DE102011111594A1 (en) Method for braking a motor vehicle
DE102009037190A1 (en) Control device for electric vehicles
DE102008049225A1 (en) Method for optimizing operation of network of internal combustion engine and generator in serial hybrid drive, involves regulating torque of internal combustion engine according to predetermined electrical target performance
EP3515741A2 (en) Method for operating a hybrid vehicle
WO2012010615A1 (en) Method and device for operating a vehicle which comprises at least one electric machine
EP0796758B1 (en) Traction unit of a vehicle, especially for city buses
DE102020200852A1 (en) Drive system with integrated eddy current brake
DE102009039614A1 (en) Deceleration system controlling method for e.g. hybrid vehicle, involves reducing reference-recuperation torque in overrun mode during detection of stability-critical condition or during assuming future stability critical condition
DE102012021057A1 (en) Method for controlling and/or regulating brake system of electric car during recuperation, involves continuously controlling brake and brake system, and readjusting portion of total brake delay so that portion of kinetic energy is maximized
EP2613991A1 (en) Method for controlling a drive system
EP3517377A2 (en) Motor vehicle and method for operating a motor vehicle
DE10320334A1 (en) Motor vehicle and slip control for a vehicle
DE102011081709A1 (en) Method for safe operation of motor vehicle e.g. electrical car, on track, involves determining actual change in speed of drive assembly, and adjusting target torque in function of actual speed change
DE10332207A1 (en) Method for controlling a brake system and brake system for a vehicle
WO2024056541A1 (en) Motor vehicle drive train and method for controlling a braking operation of a motor vehicle
DE102022123477A1 (en) Method for controlling an electric drive of a vehicle, in particular a commercial vehicle, computer program and/or computer-readable medium, control device and vehicle, in particular a commercial vehicle
WO2023006287A1 (en) Method for braking a motorcycle and electrically driven motorcycle
DE102021206653B3 (en) Method of operating an electrified powertrain for a work machine, electrified powertrain for a work machine, and work machine

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23772425

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1