DE102010026653B4

DE102010026653B4 - Verfahren zum verwenden eines geschwindigkeitsregelungssystems in einem fahrzeug mit einem elektrischen antrieb

Info

Publication number: DE102010026653B4
Application number: DE102010026653.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Vogel
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2010-07-09
Publication date: 2020-12-03
Anticipated expiration: 2030-07-10
Also published as: DE102010026653A1; US20110015812A1; CN101954910B; US8433494B2; CN101954910A

Abstract

Verfahren zum Verwenden eines Geschwindigkeitsregelungssystems zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb, der eine Bremsenergierückgewinnung ermöglicht, wobei das Verfahren umfasst, dass:ermittelt wird, ob an dem Fahrzeug, wenn es bergab fährt, eine Bremsung (60) durch den Fahrer angewandt wird;ermittelt wird, ob das Geschwindigkeitsregelungssystem durch den Fahrer aktiviert wurde (62), während die Bremsung (60) an dem Fahrzeug angewandt wird; undmit dem elektrischen Antrieb gebremst wird, um zu verhindern, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht oder verringert, während das Geschwindigkeitsregelungssystem aktiviert ist.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das bergab fährt und eine Rückgewinnungsbremsungsfähigkeit aufweist, und insbesondere auf ein Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs, das bergab fährt und eine Rückgewinnungsbremsungsfähigkeit aufweist, indem ein Geschwindigkeitsregelungssystem des Fahrzeugs verwendet wird.
Erläuterung der verwandten Technik
Brennstoffzellen-, Batterieelektro- und Hybridfahrzeuge setzen eine zusätzliche Leistungsquelle, wie beispielsweise eine Hochspannungs-DC-Batterie, einen Ultrakondensator und/oder ein Schwungrad, ein. Die zusätzliche Leistungsquelle liefert zusätzliche Leistung für die verschiedenen Fahrzeugnebenlasten, beim Systemstart und während Anforderungen einer hohen Leistung, wenn die Hauptleistungsquelle die gewünschte Leistung nicht bereitstellen kann. Ein Brennstoffzellenstapel oder eine Maschine mit einem Generator liefert über einen elektrischen DC-Hochspannungsbus für den Fahrzeugbetrieb Leistung an ein Elektrotraktionssystem. Die Batterie oder der Ultrakondensator liefert während jenen Zeiten, wenn eine zusätzliche Leistung über die hinaus erforderlich ist, die die kontinuierliche Quelle für elektrische Leistung bereitstellen kann, wie beispielsweise während einer starken Beschleunigung, eine zusätzliche Leistung an den elektrischen Bus. Beispielsweise kann ein Brennstoffzellenstapel eine Leistung von 70 kW liefern. Die Fahrzeugbeschleunigung kann jedoch eine Leistung von 100 kW erfordern.
Die Rückgewinnungsleistung, die während einer Rückgewinnungsbremsung von einem Elektrotraktionssystem zur Verfügung steht, wird auch verwendet, um die Batterie oder den Ultrakondensator wieder aufzuladen. Die Nebenlasten des Fahrzeugs und, in dem Fall von Hybrid- und Brennstoffzellenfahrzeugen, die Maschine oder das Brennstoffzellensystem, können in dem Fall, dass die Batterie vollständig geladen ist, als zusätzlicher Energieverbraucher fungieren. Das Bremssystem und das Vortriebssystem können eine Bremsmischfunktion aufweisen, die bei einer Fahrerbremspedalanforderung die verfügbare Rückgewinnungsenergie mit einem Optimum an Wirkungsgrad und Systemzuverlässigkeit zwischen den Bremsen, der Batterie und den elektrischen Lasten verteilt. Neben alternativen Vortriebssystemen weist das Bremssystem mehr und aktivere Funktionen auf, und wenn solch ein aktives Bremsen in einem herkömmlichen maschinenbetriebenen Fahrzeug eine Bremsregelung ohne Betätigen des Bremspedals ermöglicht, können auch die Funktionen einer inversen Geschwindigkeitsregelung zutreffen.
Ein Elektrofahrzeug kann typischerweise eine Rückgewinnungsbremsung bereitstellen, wenn der Elektrotraktionsmotor an dem Fahrzeug als Generator arbeitet, der in Ansprechen auf eine Antriebskraft an dem Motor Strom erzeugt. Die Rückgewinnungsbremsungsenergie kann verwendet werden, um die Batterie oder den Ultrakondensator wieder aufzuladen oder Systemlasten zu betreiben.
Wenn ein Fahrzeug bergab fährt, gewinnt es typischerweise an Geschwindigkeit. Um eine konstante Geschwindigkeit aufrecht zu erhalten und zu verhindern, dass das Fahrzeug seine Geschwindigkeit erhöht, muss der Fahrzeugbediener möglicherweise die Bremsen des Fahrzeugs betreiben, um die Erhöhung der Geschwindigkeit zu verhindern. Bei einem herkömmlichen Fahrzeug kann der Fahrzeugbediener einen niedrigeren Gang des Fahrzeugs einlegen, um der Maschine zu ermöglichen, eine Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit zu verhindern oder zu reduzieren. Ein Verwenden des Bremssystems hat wegen einer Überdimensionierung der Bremsen und/oder eines Vorsehens einer zusätzlichen Abnutzung der Bremsen Nachteile. Bei einem Elektrofahrzeug können keine niedrigeren Gänge eingelegt werden oder kann der Elektroantriebsmotor keine spezifische Eigenschaft eines Bremsmoments aufweisen. Somit ist das Einlegen eines niedrigeren Gangs des Fahrzeugs, um die Fahrzeuggeschwindigkeit beim Bergabfahren zu reduzieren, nicht unbedingt eine Option.
Die Druckschrift EP 1 863 668 B1 behandelt das Problem, wie eine Geschwindigkeitsregelungseinrichtung einfach und schnell gestartet werden kann. Hierfür wird die Geschwindigkeit an einem Zeitpunkt gemessen, an dem der Fahrer das Fahrzeug nicht mehr beschleunigt und diese Geschwindigkeit als Soll-Geschwindigkeit für die Geschwindigkeitsregelungseinrichtung festgelegt. Fährt das Fahrzeug, das mit einem Hybridantriebsstrang ausgestattet ist, bergab und nimmt dadurch ungewollt Geschwindigkeit auf, kann das Fahrzeug durch eine Rekuperationsbremsung mit Hilfe eines Elektromotors abgebremst werden.
Die Druckschrift DE 10 2008 023 732 A1 offenbart die Steuerung einer Hybridantriebsanordnung, mit deren Hilfe die Verteilung von Bremsmoment zwischen zwei Elektromotoren und einem Verbrennungsmotor ermöglicht wird. Bei einer Bergabfahrt wird entweder durch einen Befehl des Fahrers oder automatisch ein Abbremsen des Fahrzeugs durch den Antriebsstrang des Hybridfahrzeugs, d.h. durch die Elektromotoren, bewirkt, was zu einer besseren Energierückgewinnung und einer Verlängerung der Lebensdauer der Reibungsbremsen führen soll.
Die Druckschrift DE 10 2004 054 635 A1 offenbart eine Geschwindigkeitssteuervorrichtung für ein Fahrzeug, mit deren Hilfe beispielsweise am Lenkrad ein Geschwindigkeitssollwert eingegeben und verändert werden kann, um das Fahrzeug in einer bestimmten Geschwindigkeit fortzubewegen.
Es ist die Aufgabe der Erfindung ein Verfahren bereitzustellen, mit dem ermittelt werden kann, ob eine effiziente Rückgewinnungsbremsung vorgenommen werden kann.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß den Lehren der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mit einem Vermögen einer Rückgewinnungs- oder aktiven Bremsung, wenn das Fahrzeug bergab fährt, unter Verwendung eines Geschwindigkeitsregelungssystems an dem Fahrzeug offenbart. Wenn das Bremspedal betätigt wird und die Geschwindigkeitsregelung eingestellt ist, wird das Fahrzeug in einen Modus einer geregelten Bremsung gebracht. Die Regelungen des Geschwindigkeitsregelungssystems werden dann invers zu dem normalen Betrieb verwendet, in dem Verringerungen der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Aufbringen eines Motorantriebsdrehmoments bereitgestellt werden. Bei der inversen Geschwindigkeitsregelung wird ein Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Aufbringen von mehr Rückgewinnungsbremsungsdrehmoment verhindert.
Weitere Merkmale der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
Figurenliste

1 ist eine Darstellung einer Steuerschnittstelle für ein Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungssystem;
2 ist ein Graph mit der Zeit an der horizontalen Achse und der Fahrzeuggeschwindigkeit an der vertikalen Achse, der die normale Motorantriebsgeschwindigkeitsregelung für ein Fahrzeug zeigt; und
3 ist ein Graph mit der Zeit an der horizontalen Achse und der Geschwindigkeit an der vertikalen Achse, der einen Prozess zum Regeln der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung eines Bremsungsgeschwindigkeitsregelungsverfahrens zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Erläuterung der Ausführungsformen der Erfindung, die auf ein Verfahren zum Regeln der Geschwindigkeit eines Elektrofahrzeugs, das bergab fährt, mit einer Rückgewinnungsbremsungsfähigkeit unter Verwendung eines Geschwindigkeitsregelungssystems an dem Fahrzeug gerichtet ist, ist lediglich beispielhafter Natur und soll keineswegs die Erfindung oder ihre Anwendungen oder Verwendungen beschränken.
1 ist eine Darstellung eines Fahrzeuglenkrads 10, das eine Steuerschnittstelle 12 für ein Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungssystem zeigt. Die Steuerschnittstelle 12 umfasst einen Geschwindigkeitsregelungs-Ein/Aus-Knopf 14 zum Ein- und Ausschalten des Geschwindigkeitsregelungssystems, einen Wiederaufnahme/Beschleunigung-Knopf 16 zum Erhöhen der Fahrzeuggeschwindigkeit oder Wiederaufnehmen des Geschwindigkeitsregelungsbetriebs und einen Einstell/Geschwindigkeitsverringerung-Knopf 18 zum Einstellen der Geschwindigkeitsregelungsgeschwindigkeit oder Verringern der Geschwindigkeitsregelungsgeschwindigkeit. Der Betrieb eines Fahrzeuggeschwindigkeitsregelungssystems mit diesen Steuerknöpfen ist Fachleuten weithin bekannt. Nachstehend wird in Bezug auf 2 eine kurze Erläuterung dieses Betriebs bereitgestellt.
2 ist ein Graph mit der Zeit an der horizontalen Achse und der Geschwindigkeit an der vertikalen Achse, der den normalen Motorantriebsbetrieb eines Geschwindigkeitsregelungssystems für ein Elektro- oder Nicht-Elektrofahrzeug zeigt. Eine Linie 22 stellt die Situation dar, in der das Fahrzeug im Leerlauf fährt und in der sich die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert, eine Linie 24 stellt eine Situation dar, in der das Fahrzeug bergab fährt und sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, und eine Linie 26 stellt die Situation dar, in der Gas gegeben wird und sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht. Bei jeder dieser Situationen kann an einem Punkt 28 der Einstellknopf 18 gedrückt werden, um eine bestimmte Geschwindigkeitsregelungsgeschwindigkeit einzustellen, wobei die eingestellte Geschwindigkeit durch eine Linie 30 identifiziert ist. An einem Haltepunkt 32 wird eine Aktion durchgeführt, bei der die Geschwindigkeitsregelung durch eine Operation, wie beispielsweise Drücken eines Halteknopfs, betätigen der Fahrzeugbremsen etc., ausgeschaltet wird. Der Halteknopf kann ein zusätzlicher Knopf an der Steuerschnittstelle 12 sein oder kann eine Steuerung eines der existierenden Knöpfe sein. Wenn die Geschwindigkeitsregelung ausgeschaltet ist, kann die Fahrzeuggeschwindigkeit geändert werden, wie beispielsweise durch Gasgeben bei einer Linie 34, durch Fahren im Leerlauf bei einer Linie 36 oder durch Betätigen der Fahrzeugbremsen bei einer Linie 38. Wenn an dem Haltepunkt 32 Gas gegeben wird, wie beispielsweise, um an einem Fahrzeug vorbeizufahren, kann der Fahrzeugbediener an einem Punkt 40 das Gaspedal loslassen und an einer Linie 42 zurück zu dem Geschwindigkeitsregelungsmodus im Leerlauf fahren, um die geregelte Geschwindigkeit wieder aufzunehmen. Wenn das Fahrzeug an der Linie 36 im Leerlauf fährt und der Wiederaufnahmeknopf 16 an einem Punkt 44 gedrückt wird, springt die Regelung an einem Punkt 46 zurück zu der Linie 30 einer geregelten Geschwindigkeit. Wenn an der Linie 38 die Bremse betätigt wurde und der Wiederaufnahmeknopf 16 an einem Punkt 48 gedrückt wird, kehrt die Geschwindigkeitsregelungsgeschwindigkeit an einem Punkt 50 zurück. In dem Regelungsmodus des Geschwindigkeitsregelungssystems kann der Wiederaufnahme/Beschleunigung-Knopf 16 an einem Punkt 52 gedrückt werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen, und kann der Einstell/Geschwindigkeitsverringerung-Knopf 18 an einem Punkt 54 gedrückt werden, um die Fahrzeuggeschwindigkeit zu verringern.
Der normale Betrieb eines Geschwindigkeitsregelungssystems wie oben erläutert kann in einem Elektrofahrzeug mit einer Rückgewinnungsbremsung in einen Rückgewinnungsbremsungsgeschwindigkeitsregelungsmodus zum Regeln der Fahrzeuggeschwindigkeit unter Verwendung einer Rückgewinnungsbremsung, wenn das Fahrzeug bergab fährt, sodass das Fahrzeug seine Geschwindigkeit nicht erhöht oder ändert, umgekehrt werden. 3 ist ein Graph mit der Zeit an der horizontalen Achse und der Geschwindigkeit an der vertikalen Achse, der den Betrieb des oben erläuterten Geschwindigkeitsregelungssystems für den Rückgewinnungsbremsungsgeschwindigkeitsregelungsmodus zeigt. In dem oben beschriebenen Motorantriebsgeschwindigkeitsregelungsmodus wurde die Geschwindigkeitsregelung bei Punkt 28 eingestellt, als das Fahrzeug an den Linien 22, 24 und 26 im Leerlauf fuhr oder Gas gegeben wurde. Bei der Erfindung weiß das Geschwindigkeitsregelungssystem, dass es in den Bremsungsgeschwindigkeitsregelungsmodus zum Regeln der Fahrzeugbergabgeschwindigkeit gebracht werden soll, wenn das Fahrzeugbremspedal an einer Linie 60 betätigt wird und die Geschwindigkeitsregelungsgeschwindigkeit durch den Einstellknopf 18 an einem Punkt 62 angestellt wird, um die Bergabgeschwindigkeit an einer Linie 64 einzustellen.
Bei diesem Konzept verwendet das Geschwindigkeitsregelungssystem das durch den Elektrotraktionsmotor bereitgestellte Bremsen zum Regeln der Fahrzeuggeschwindigkeit anstatt der Motorbremse (throttle), um die Fahrzeuggeschwindigkeit aufrecht zu erhalten, wenn das Fahrzeug bergab fährt. Mit anderen Worten wird nun, wenn sich das Fahrzeug in dem Bremsungsgeschwindigkeitsregelungsmodus befindet, wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, mehr Rückgewinnungsbremsung aufgebracht, und wenn sich die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert, weniger Rückgewinnungsbremsung aufgebracht, wenn sich das Gefälle des Bergs ändert, sodass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs konstant gehalten wird.
An einem Punkt 66 wird der Bremsungsgeschwindigkeitsregelungsmodus durch eine Halteoperation ausgeschaltet, wie beispielsweise durch Gasgeben an einer Linie 68, Betätigen der Bremse an einer Linie 70 oder Drücken eines Halteknopfs, sodass das Fahrzeug im Leerlauf fährt, an einer Linie 72. Bei der Gas-Linie 68 wird nicht Gas gegeben (applying throttle), sondern die Bremsung wird zurückgenommen, sodass sich die Geschwindigkeit des Fahrzeugs erhöht. An einem Punkt 74 wird der Wiederaufnahmeknopf 16 gedrückt, sodass die Bremsung wieder angewandt wird und die Fahrzeuggeschwindigkeit an einem Punkt 76 zu der ausgewählten Regelungsgeschwindigkeit der Linie 64 zurückkehrt. Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit durch die Wegnahme der Bremsung an der Linie 72 erhöht wurde, wobei das Fahrzeug im Leerlauf fuhr, und der Wiederaufnahmeknopf 16 an einem Punkt 78 gedrückt wird, wird die Bremsung wieder angewandt und wird die ausgewählte Regelungsgeschwindigkeit bei einem Punkt 80 wieder aufgenommen. Wenn die Fahrzeugbremsen an der Linie 70 betätigt wurden und die Bremsen dann an einem Punkt 82 losgelassen werden, fährt das Fahrzeug an einer Linie 84 durch die Wegnahme der Bremsen im Leerlauf und wird die Bremsungsregelung an einem Punkt 86 wieder bereitgestellt, um das Fahrzeug zu seiner eingestellten Regelungsgeschwindigkeit zurückzubringen. Wie oben kann an einem Punkt 88 der Beschleunigungsknopf 16 betätigt werden, um die geregelte Fahrzeuggeschwindigkeit zu erhöhen, und kann der Geschwindigkeitsverringerungsknopf 18 an einem Punkt 90 betätigt werden, um die geregelte Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Bereitstellen von mehr Bremsung zu verringern.
Die vorstehende Erläuterung offenbart und beschreibt lediglich beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Ein Fachmann wird aus solch einer Erläuterung und aus den begleitenden Zeichnungen und den Ansprüchen leicht erkennen, dass verschiedene Änderungen, Abwandlungen und Variationen daran vorgenommen werden können, von dem Gedanken und Schutzumfang der Erfindung wie in den folgenden Ansprüchen definiert abzuweichen.

Claims

Verfahren zum Verwenden eines Geschwindigkeitsregelungssystems zum Regeln der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antrieb, der eine Bremsenergierückgewinnung ermöglicht, wobei das Verfahren umfasst, dass: ermittelt wird, ob an dem Fahrzeug, wenn es bergab fährt, eine Bremsung (60) durch den Fahrer angewandt wird; ermittelt wird, ob das Geschwindigkeitsregelungssystem durch den Fahrer aktiviert wurde (62), während die Bremsung (60) an dem Fahrzeug angewandt wird; und mit dem elektrischen Antrieb gebremst wird, um zu verhindern, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht oder verringert, während das Geschwindigkeitsregelungssystem aktiviert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ermittelt wird, dass das Geschwindigkeitsregelungssystem durch ein Beschleunigen (68) des Fahrzeugs durch den Fahrer deaktiviert wurde und die Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch die Vortriebssystembremsung wieder aufgenommen wird, wenn ein Wiederaufnahmeknopf (16) des Geschwindigkeitsregelungssystems gedrückt wurde, nachdem das Fahrzeug durch den Fahrer beschleunigt wurde.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ermittelt wird, dass das Geschwindigkeitsregelungssystem durch Drücken eines Halteknopfs (14) deaktiviert wurde und dann die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch die Vortriebssystembremsung geregelt wird, wenn ein Wiederaufnahmeknopf (16) des Geschwindigkeitsregelungssystems gedrückt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ermittelt wird, dass das Geschwindigkeitsregelungssystem durch Drücken eines Bremspedals (70) des Fahrzeugs deaktiviert wurde und zu der Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch die Vortriebssystembremsung zurückgekehrt wird (86), nachdem das Bremspedal losgelassen wurde (82).
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Bremsen mit dem elektrischen Antrieb zum Verhindern, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht oder verringert, umfasst, dass mehr gebremst wird, um zu verhindern, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit erhöht, und weniger gebremst wird, um zu verhindern, dass sich die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert, sodass die Fahrzeuggeschwindigkeit im Wesentlichen konstant bleibt (64).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Beschleunigungsknopf (16) gedrückt wird, um das Bremsen mit dem elektrischen Antrieb zu verringern, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu erhöhen (ERH.++).
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner umfasst, dass ein Geschwindigkeitsverringerungsknopf (18) gedrückt wird, um das Bremsen mit dem elektrischen Antrieb zu erhöhen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern (VER.--).