DE102010036685A1

DE102010036685A1 - Verfahren zum Ansteuern einer Bremsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs und Bremsvorrichtung zum Bremsen des Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102010036685A1
Application number: DE102010036685A
Authority: DE
Inventors: Marco Fleckner; Thomas Garbe; Jörg Detzel
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2012-02-02
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: DE102010036685B4

Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Verfahren zum Ansteuern einer Bremsvorrichtung eines Hybridfahrzeuges, welche eine hydraulische Bremse und eine elektromotorische Bremse aufweist, wobei die elektromotorische Bremse und die hydraulische Bremse unabhängig voneinander angesteuert werden, wobei die elektromotorische Bremse in einem ersten Bereich in Abhängigkeit eines Betätigungsgrads eines Bremspedals bremst, wobei der erste Bereich einen ersten Unterbereich aufweist, in dem die elektromotorische Bremse mit einem konstanten ersten Wert unabhängig vom Betätigungsgrad des Bremspedals bremst, wobei die hydraulische Bremse in einem zweiten Bereich in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals bremst, wobei der zweite Bereich sich an den ersten Bereich anschließt, wobei die hydraulische Bremse mit einem in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals mit einer ersten Progression steigenden Wert bremst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Bremsvorrichtung eines Hybridfahrzeugs und eine Bremsvorrichtung zum Bremsen des Hybridfahrzeugs.
Bremssysteme für Hybridfahrzeuge weisen üblicherweise eine hydraulische Bremse sowie eine als Elektromaschine ausgeführte rekuperative Bremse auf, die als Generator betrieben werden kann. Weithin bekannt ist, dass als Generator betriebene Elektromaschinen im Betrieb ein Bremsmoment erzeugen, wodurch ein rekuperatives Bremsen des Hybridfahrzeuges ermöglicht wird. Die hydraulische Bremse und die rekuperative Bremse sind zur Steuerung im Fahrbetrieb meist mittels eines Steuerungssystems verbunden, um einen parallelen Betrieb der beiden Bremseinheiten zu gewährleisten.
Die US 5 967 621 offenbart ein regeneratives Bremssystem, welches in Verbindung mit einem hydraulischen Bremssystem in einem Kraftfahrzeug zur Verfügung gestellt wird. Bei dem beschriebenen System wird die Kraft der rekuperativen Bremssysteme graduell durch eine angepasste Steuerungselektronik erhöht. Ein Defizit an Bremsleistung wird durch die zusätzlich vorhandene hydraulische Bremse kompensiert.
Die JP 10271608 A beschreibt ein Bremsensteuerungssystem für ein elektrisches Kraftfahrzeug mit einer rekuperativen und einer hydraulischen Bremse, wobei das Bremsensteuerungssystem anhand der gemessenen Ladespannung eines elektrischen Energiespeichers die Verwendung der rekuperativen Bremse bevorzugt. Ein Mikrocontroller überwacht den Fahrtzustand des Kraftfahrzeugs und wählt in Abhängigkeit weiterer Sensordaten die jeweilige Verwendung des rekuperativen oder des hydraulischen Bremssystems für den jeweiligen Fahrzustand aus.
Die US 2010/0006380 A1 beschreibt ein Kraftfahrzeug, in welchem Energie durch ein rekuperatives Bremssystem wieder gewonnen werden kann und welches ein Bremssystem mit einer Bremsüberwachungsvorrichtung, einer Bremsbetätigungseinheit, einer Energie-Wandlereinheit und einer konventionellen Bremseinheit aufweist.
Die Druckschrift US 2008/0100129 A1 beschreibt eine Methode zur Kontrolle zweier Bremssysteme eines Kraftfahrzeugs. Bei der beschriebenen Methode werden in Abhängigkeit der Bremskraftanforderung, die durch den Fahrer gestellt wurde, errechnete Bremswerte an die zwei unterschiedliche Bremssysteme weitergegeben. Eines der zwei Bremssysteme umfasst dabei eine Antriebsbaugruppe, welche die kinetische Energie des Fahrzeugs durch rekuperatives Bremsen in elektrische Energie wandeln kann.
Die Druckschrift US 6 325 470 B1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung, um ein regeneratives und ein mechanisches Bremsen zu ermöglichen. Bei dem beschriebenen Verfahren und der beschriebenen Vorrichtung wird eine Fahrzeugkontrolleinheit mit einer Bremsenkontrolleinheit bereitgestellt, welche eine hydraulische Stelleinheit aufweist. Die Bremsenkontrolleinrichtung berechnet die nötigen regenerativen und mechanischen Bremsmomente, um die gewünschte Bremskraft, welche am Kraftfahrzeug wirken soll, zu erreichen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen verbesserten Betrieb eines Bremssystems eines Hybridfahrzeugs zu gewährleisten, welcher den Verlauf der rekuperativen Bremsung an den Verlauf der hydraulischen Bremsung anpasst.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zum Ansteuern einer Bremsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Bremsvorrichtung zum Bremsen eines Hybridfahrzeuges gemäß Anspruch 9 gelöst.
Demgemäß wird erfindungsgemäß ein Verfahren für eine Bremsvorrichtung bereitgestellt, wobei eine elektromotorische Bremse in einem ersten Bereich in Abhängigkeit eines Betätigungsgrads eines Bremspedals bremst, wobei der erste Bereich einen ersten Unterbereich aufweist, in dem die elektromotorische Bremse mit einem konstanten ersten Wert unabhängig vom Betätigungsgrad des Bremspedals bremst. Ferner bremst eine hydraulische Bremse in einem zweiten Bereich in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals, wobei der zweite Bereich sich an den ersten Bereich anschließt, wobei die hydraulische Bremse mit einem in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals mit einer ersten Progression steigenden Wert bremst.
Ferner schafft die vorliegende Erfindung eine Bremsvorrichtung zum Bremsen eines Hybridfahrzeuges mit einem Bremspedal, welches einen Betätigungsgrad aufweist, einer elektromotorischen Bremse, die als rekuperative Bremsvorrichtung ausgeführt ist, einer hydraulischen Bremse, die als mechanische Bremse ausgeführt ist, und einer Steuervorrichtung zur Steuerung der elektromotorische Bremse und der hydraulischen Bremse in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals.
Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee liegt in einer adaptierten Steuerung der Bremspedalübersetzung der rekuperativen und der hydraulischen Bremsung über den vorhandenen Bremspedalweg.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ansteuern einer Bremsvorrichtung nach Anspruch 1 weist gegenüber den bekannten Lösungsansätzen den Vorteil auf, dass eine Bremsfunktion der Bremsvorrichtung mit erhöhtem Bedienkomfort für den Fahrer erreicht wird, da nur geringfügig merkbare Übergangsbereiche zwischen der rekuperativen und der hydraulischen Bremsung vorhanden sind. Demgemäß wird durch die Anordnung erreicht, dass trotz der Verwendung unterschiedlicher Bremsen kein Unterschied zwischen regenerativer und hydraulischer Bremsung für den Fahrer wahrnehmbar ist.
Ferner wird erreicht, dass auch in einem größeren Bereich der rekuperativen Bremsung eine konstante Bremskraft vorliegt. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ansteuern der Bremsvorrichtung ist dazu vorgesehen, in einem ersten Betätigungsbereich des Bremspedals nur mit der als Generator betriebenen Elektromaschine, das heißt rekuperativ, zu bremsen. In einem zweiten Betätigungsbereich des Bremspedals, der sich an den ersten Betätigungsbereich anschließt, wird dann zusätzlich die hydraulische Bremse zugeschaltet. Die beiden Betätigungsbereiche sind also durch das Ausmaß des Niederdrückens des Bremspedals charakterisiert. Somit wird im ersten Betätigungsbereich ein dem Niederdrücken des Bremspedals entsprechender rekuperativer Bremswert eingestellt. Im zweiten Betätigungsbereich wird ein dem Niederdrücken des Bremspedals entsprechender Bremswert eingestellt, welcher sich aus einem rekuperativen Anteil und einem Anteil der hydraulischen Bremse zusammensetzt.
Ferner ist vorgesehen, mit Betätigung des Bremspedals, das heißt schon bei einem minimalen Niederdrücken einen konstanten rekuperativen Bremswert im ersten Bereich einzustellen. Dieser konstante rekuperative Bremswert ist dabei so eingestellt, dass er gerade keine vom Fahrer wahrnehmbare Verzögerung des Hybridfahrzeugs bewirkt. Er erhöht jedoch die Menge an rekuperativ gewonnener Energie. Der Wert des gewissen Niederdrückens des Bremspedals entspricht dabei einer solchen Position, bis zu der ein Fahrer keine Verzögerung des Hybridfahrzeugs erwartet. Das Verfahren beruht ferner auf einem linearen Anstieg des rekuperativen Bremsens über den Pedalweg bis hin zum Überschreiten eines gewissen Pedalwegs, wobei die hydraulische Bremse überlagert wird.
Es ergibt sich somit eine Sprungfunktion beim Bremswert, indem sofort beim Niederdrücken des Bremspedals, bis zu einem ersten Niederdrücken des Bremspedals (also ab einem minimalen Wert des Niederdrückens des Bremspedals, bis zu einem ersten Wert des Niederdrückens des Bremspedals, wie z. B. 10% des gesamten möglichen Niederdrückens des Bremspedals) ein konstanter rekuperativer Bremswert eingestellt wird. Beim weiteren Niederdrücken des Bremspedals wird ein dem Niederdrücken des Bremspedals entsprechender rekuperativer Bremswert eingestellt. Wenn das Bremspedal noch weiter niedergedrückt wird, wird ein entsprechender Bremswert eingestellt, welcher sich aus einem rekuperativen Anteil und einem Anteil der hydraulischen Bremse zusammensetzt.
Der Ansatz zur Verbesserung des Pedalgefühls ist bereits mit Betätigung des Bremspedals eine Sprungfunktion einzuführen. Mit dieser Sprungfunktion mit konstantem Moment wird die Dosierbarkeit der Bremse verbessert, da eventuelle Leerwege durch das sog. Pedalspiel, keine Auswirkung auf das Bremsmoment haben. Diese führt bereits ab Betätigung zu generatorischem Bremsen und wird weiter über einem gewissen Bremspedalweg konstant gehalten. Bei weiterer Betätigung wird das generatorische Bremsen wie gewohnt einer linearen Kennlinie folgend vergrößert. Der Verlauf der regenerativen Bremsung ist an den Verlauf der hydraulischen Bremsung angepasst. Dementsprechend wird trotz der Verwendung eines Überlagerungsbremssystems kein Unterschied zwischen regenerativer und hydraulischer Bremsung für den Fahrer wahrnehmbar.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfindung.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist vorzugsweise der erste Bereich B1 einen zweiten Unterbereich U2 auf, der an den ersten Unterbereich U1 anschließt und in dem die elektromotorische Bremse mit einem in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals mit einer zweiten Progression steigenden Wert bremst.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung bremst beispielsweise die elektromotorische Bremse im zweiten Bereich B2 mit einem konstanten und gegenüber dem ersten Wert A1 erhöhten zweiten Wert A2.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung übertrifft die erste Progression der hydraulischen Bremse im zweiten Bereich B2 die zweite Progression der elektromotorischen Bremse im ersten Bereich B1.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung ist die erste Progression der hydraulischen Bremse im zweiten Bereich B2 an die zweite Progression der elektromotorischen Bremse im ersten Bereich B1 vorzugsweise derart angepasst, so dass vom Fahrer beim Betätigen des Bremspedals kein Übergang zwischen dem ersten Bereich und zweiten Bereich wahrnehmbar ist.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung bremst in dem ersten Unterbereich U1 die elektromotorische Bremse mit dem konstanten Wert A1, wobei die elektromotorische Bremse beispielsweise mit einer Sprungfunktion in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals angesteuert wird.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung bremst in dem ersten Unterbereich U1 die elektromotorische Bremse mit dem konstanten Wert A1, ohne vom Fahrer wahrnehmbare Bremsverzögerungen zu verursachen.
Gemäß einer weiteren, bevorzugten Weiterbildung bremst die elektromotorische Bremse mit dem konstanten ersten Wert A1, um so die Menge an rekuperativ gewonnener Energie im Fahrbetrieb des Hybridfahrzeuges zu erhöhen.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es illustrieren:
1 eine Verzögerungskennlinie der Bremsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine schematische Darstellung des Aufbaus der Bremsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten.
1 zeigt eine Verzögerungskennlinie der Bremsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die am Hybridfahrzeug wirkende Bremsverzögerung ist als Liniendiagramm in graphischer Darstellung im funktionellen Zusammenhang mit dem Pedalweg des Bremspedals gezeigt. Die Abszissenachse stellt den Pedalweg des Bremspedals dar. An der Abszissenachse sind ferner der erste Bereich und der zweite Bereich aufgetragen. Der erste Bereich ist weiter in den ersten Unterbereich und den zweiten Unterbereich aufgeteilt. Die Ordinatenachse stellt die Verzögerung der Bremsvorrichtung dar. Die Ordinatenachse weist ferner zwei markante Werte auf: einen ersten Wert A1 und einen zweiten Wert A2, welcher im Vergleich zum ersten Wert eine höhere Verzögerung wiedergibt. Der erste Wert A1 stellt den Wert dar, mit dem nur die elektromotorische Bremse bereits bei einem niedrigen Betätigungsgrad des Bremspedals innerhalb des ersten Unterbereichs des ersten Bereichs bremst. Der zweite Wert A2 stellt die Verzögerung dar, welche die elektromotorische Bremse im zweiten Bereich an Bremsverzögerung zusätzlich zur hydraulischen Bremse leistet. Ferner entspricht dieser Wert auch dem Wert der Verzögerung, welcher an der Bereichsgrenze zwischen dem ersten und zweiten Bereich wirkt.
Weiter weist die Kennlinie im zweiten Unterbereich des ersten Bereichs eine Steigung auf, die den Übergang zwischen dem ersten Bereich und dem zweiten Bereich verstetigt. Diese Verstetigung dient der Steigerung des Komforts. Diese Steigung der Kennlinie wird durch die Steuerungseinrichtung der Bremsvorrichtung bestimmt. Die zweite Steigung der Kennlinie im zweiten Bereich entspricht in ihrer Steigung der Bremsleistung der installierten konventionellen Bremsanlage. Somit wird erreicht, dass der Verzögerungsgradient des rekuperativen und des hydraulischen Bremsens annähernd identisch ist. Dies dient dazu, dass sich das Bremspedalgefühl nicht über den Anteil von rekuperativen und konventionellen Bremsen ändert. Das Bremsverfahren verbessert ferner das Ansprechverhalten der Bremsvorrichtung.
2 zeigt eine schematische Darstellung des Aufbaus der Bremsvorrichtung 6 gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Das Bremspedal 1 ist mit der Steuervorrichtung 2 verbunden, welche die elektromotorische Bremse 3 und die hydraulische Bremse 4 ansteuert. Die Steuervorrichtung 2 kann auch weitere Daten verarbeiten, um die Bremsleistung der elektrischen Bremse 3 an weitere Fahrzeugparameter wie beispielsweise die Geschwindigkeit des Hybridfahrzeuges anzupassen. Ohne Einschränkung der Allgemeinheit ist nach 2 die Bremsvorrichtung 6 mit einer Vorderachse 5 des Hybridfahrzeuges gekoppelt. Die elektromotorische Bremse 3 und die hydraulischen Bremse 4 wirken auf die Vorderachse 5, welche beispielsweise mit einem ersten Vorderrad 10 und einen zweiten Vorderrad 12 verbunden ist.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzugter Ausführungsbeispielen erläutert worden ist, ist sie nicht darauf beschränkt, sondern auch in anderer Weise ausführbar.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 5967621 [0003]
JP 10271608 A [0004]
US 2010/0006380 A1 [0005]
US 2008/0100129 A1 [0006]
US 6325470 B1 [0007]

Claims

Verfahren zum Ansteuern einer Bremsvorrichtung eines Hybridfahrzeuges, welche eine hydraulische Bremse und eine elektromotorische Bremse aufweist, wobei die elektromotorische Bremse in einem ersten Bereich (B1) in Abhängigkeit eines Betätigungsgrads eines Bremspedals bremst, wobei der erste Bereich einen ersten Unterbereich (U1) aufweist, in dem die elektromotorische Bremse mit einem konstanten ersten Wert (A1) unabhängig vom Betätigungsgrad des Bremspedals bremst, wobei die hydraulische Bremse in einem zweiten Bereich (B2) in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals bremst, wobei der zweite Bereich sich an den ersten Bereich anschließt, wobei die hydraulische Bremse mit einem in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals mit einer ersten Progression steigenden Wert bremst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Bereich (B1) einen zweiten Unterbereich (U2) aufweist, der an den ersten Unterbereich (U1) anschließt und in dem die elektromotorische Bremse mit einem in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals mit einer zweiten Progression steigenden Wert bremst.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromotorische Bremse im zweiten Bereich (B2) mit einem konstanten und gegenüber dem ersten Wert (A1) erhöhten zweiten Wert (A2) bremst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Progression der hydraulischen Bremse im zweiten Bereich (B2) die zweite Progression der elektromotorischen Bremse im ersten Bereich (B1) übertrifft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Progression der hydraulischen Bremse im zweiten Bereich (B2) an die zweite Progression der elektromotorischen Bremse im ersten Bereich (B1) derart angepasst ist, so dass vom Fahrer beim Betätigen des Bremspedals kein Übergang zwischen dem ersten Bereich und zweiten Bereich wahrnehmbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Unterbereich (U1) die elektromotorische Bremse mit dem konstanten Wert (A1) bremst, wobei die elektromotorische Bremse mit einer Sprungfunktion in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals angesteuert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Unterbereich (U1) die elektromotorische Bremse mit dem konstanten Wert (A1) bremst, ohne vom Fahrer wahrnehmbare Bremsverzögerungen zu verursachen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der konstante erste Wert (A1), mit welchem die elektromotorische Bremse in dem ersten Unterbereich (U1) bremst, die Menge an rekuperativ gewonnener Energie im Fahrbetrieb des Hybridfahrzeuges erhöht.
Bremsvorrichtung (6) zum Bremsen eines Hybridfahrzeuges gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche mit: – einem Bremspedal (1), welches einen Betätigungsgrad aufweist; – einer elektromotorischen Bremse (3), die als rekuperative Bremsvorrichtung ausgeführt ist; – einer hydraulischen Bremse (4), die als mechanische Bremse ausgeführt ist; und – einer Steuervorrichtung (2) zur Steuerung der elektromotorische Bremse (3) und der hydraulischen Bremse (4) in Abhängigkeit des Betätigungsgrads des Bremspedals (1).
Bremsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromotorische Bremse eine Elektromaschine umfasst, die als Generator ausgeführt ist, um ein Bremsmoment an dem Hybridfahrzeug zu erzeugen.
Bremsvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die hydraulischen Bremse als Betriebsbremse des Hybridfahrzeugs ausgeführt ist.