LINHOFF, Paul (Droste-Hülshoff-Weg 6, Neu-Anspach, 61267, DE)
| Patentansprüche 1. Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, das an zumindest einem Rad eine elektrisch-regenerative Bremse (40) und eine von einem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel (6) über ein Druckmittel hydraulisch betätigbare Reibungsbremse (8) aufweist, wobei die Reibungsbremse (8) über ein ansteuerbares Einlassventil (10) mit dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel (6) und über ein erstes ansteuerbares Auslassventil (12) mit einem Druckspeicher (14) verbindbar ist, so dass ein Ableiten eines von dem Bremsdruckerzeugungsmittel (6) aufgebrachten Druckmittelvolumens über das erste Auslassventil (12) in den Druckspeicher (14) erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Bremsdruckerzeugungsmittel (6) über eine weitere hydraulische Verbindung (15) mit einem zweiten ansteuerbaren Auslassventil (16) mit dem Druckspeicher (14) verbindbar ist. 2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere hydraulische Verbindung (15) zwischen erstem Bremsdruckerzeugungsmittel (6) und Einlassventil (10) abzweigt. 3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel (6) und dem Einlassventil (10) ein weiteres ansteuerbares Ventil (20) angeordnet ist und dass das erste Bremsdruckerzeugungsmittel (6) über das weitere Ventil (20) und das zweite Auslassventil (16) mit dem Druckspeicher (14) verbindbar ist. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein zweites Bremsdruckerzeugungsmittel (18) aufweist, insbesondere ein Motor-Pumpen-Aggregat, mit welchem Druckmittel aus dem Druckspeicher (14) in die Reibungsbremse (8) befördert werden kann. Bremssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Bremsdruckerzeugungsmittel (18) parallel zu dem zweiten Auslassventil (15) zwischen Druckspeicher (14) und erstem Bremsdruckerzeugungsmittel (6) angeordnet ist. Bremssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Rädern einer ersten Achse des Fahrzeugs, insbesondere der Vorderachse, über ein Druckmittel hydraulisch betätigbaren Reibungsbremsen (8) angeordnet sind, während an den Rädern einer zweiten Achse des Fahrzeugs, insbesondere der Hinterachse, elektromechanisch betätigbaren Reibungsbremsen (8) angeordnet sind. Bremssystem nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass an allen Räder des Fahrzeugs über ein Druckmittel hydraulisch betätigbare Reibungsbremsen (8) angeordnet sind, wobei je zwei Reibungsbremsen (8) in einem Bremskreis (I, II) zusammengefasst sind. 8. Bremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Reibungsbremse (8) eines Vorderrads und eine Reibungsbremse (8) eines diagonal gegenüberliegenden Hinterrads in einem Bremskreis (I, II) zusammengefasst sind, und dass jeder Bremskreis (I, II) ein zweites ansteuerbares Auslassventil (16) und einen Druckspeicher (14) aufweist. 9. Bremssystem nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem (1) eine Fahrdynamikregelung aufweist, die Schlupf- und/oder Gierverhalten des Fahrzeugs regelt. 10. Bremssystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch-regenerative Bremse (40) von der Fahrdynamikregelung angesteuert wird. 11. Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, das an zumindest einem Rad eine elektrisch-regenerative Bremse (40) und eine von einem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel (6) über ein Druckmittel betätigbare Reibungsbremse (8) aufweist, wobei die Reibungsbremse (8) über ein ansteuerbares Einlassventil (10) mit dem Bremsdruckerzeugungsmittel (6) und über ein erstes ansteuerbares Auslassventil (12) mit einem Druckspeicher (14) verbindbar ist, so dass ein Ableiten eines von dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel (6) aufgebrachten Druckmittelvolumens über das erste Auslassventil (12) in den Druckspeicher (14) erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, dass während eines regenerativen Bremsvorgangs von dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel (6) aufgebrachtes Druckmittelvolumen über ein zweites ansteuerbares Auslassventil (16), welches in einer weiteren hydraulische Verbindung (15) zwischen dem Bremsdruckerzeugungsmittel (6) und dem Druckspeicher (14) angeordnet ist, in den Druckspeicher (14) abgelassen wird. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ablassen von Druckmittelvolumen in den Druckspeicher (14) das Einlassventil (10) geschlossen und das zweite Auslassventil (16) geöffnet wird. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere zur Zuschaltung der Reibungsbremse (8) bei einem regenerativen Bremsvorgang, das zweite Auslassventil (16) geschlossen wird, das Einlassventil (10) geöffnet wird und das erste Auslassventil (12) geschlossen bleibt oder wird. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbau von Bremsdruck in der Reibungsbremse (8) Druckmittel von einem zweiten Bremsdruckerzeugungsmittel (18), insbesondere einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe, aus dem Druckspeicher (14) in die Reibungsbremse (8) befördert wird, wobei das zweite Bremsdruckerzeugungsmittel (18) parallel zu dem zweiten Auslassventil (16) zwischen Druckspeicher (14) und Bremsdruckerzeugungsmittel (16) angeordnet ist. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass nach Beendigung eines regenerativen Bremsvorgangs der Druckspeicher (14) durch Öffnen des ersten (12) oder zweiten (16) Auslassventils geleert wird. |
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 11.
Kraftfahrzeuge, deren Antriebs- bzw. Bremssysteme eine oder mehrere elektrische Maschinen umfassen, gewinnen zunehmend an Bedeutung. Hierbei kann die elektrische Maschine häufig auch als Antrieb eingesetzt werden, solange eine Batterie des Kraftfahrzeugs genügend elektrische Energie gespeichert hat. Es ist z.B. im Hinblick auf die Reichweite eines elekt ¬ rischen Antriebs wünschenswert, die Batterie oder die Batte ¬ rien des Kraftfahrzeugs nicht nur im Stand aufzuladen, son ¬ dern dies auch während des Betriebs des Kraftfahrzeugs zu tun. Wird die elektrische Maschine als Generator betrieben, so kann beim Bremsen des Kraftfahrzeugs durch Umwandlung der Bewegungsenergie bzw. Rotationsenergie der mit dem elektri ¬ schen Antrieb verbundenen Achse bzw. der daran befestigten Räder elektrische Energie gewonnen und in der Batterie ge ¬ speichert werden.
Das durch die Rekuperation, also die (Rück- ) Gewinnung von elektrischer Energie durch den Generator, aufgebaute Bremsmoment ist von der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs und dem Füllstand der Batterie abhängig. Um in jedem Fall hin- reichende Bremsverzögerung aufbringen zu können, weisen Bremssysteme z.B. für Hybridfahrzeuge, die elektrischen An ¬ trieb und Verbrennungsmotor kombinieren, neben der elektrisch-regenerativen Bremse (dem als Generator betriebenen elektrischen Antrieb) zusätzliche Bremseinrichtungen auf. Diese zusätzlichen Bremseinrichtungen, die gewöhnlich in zwei gesetzlich vorgeschriebenen Bremskreisen realisiert sind, umfassen beispielsweise elektromechanische, hydrauli ¬ sche und/oder elektrohydraulische Reibungsbremsen.
Besonders das Zusammenwirken von hydraulischen Reibungsbremsen und einem Generator, welches wegen geringer Systemkosten und moderater Systemkomplexität wünschenswert ist, bedingt einige technische Herausforderungen: Für eine effiziente Rekuperation sollte das in der jeweiligen Fahrsituation maximal mögliche Bremsmoment des Generators genutzt werden. Weiterhin sollte ein Übergang („Blending") zwischen einem Abbremsen des Kraftfahrzeugs durch die Bremsverzögerung des Generators und einem Abbremsen des Kraftfahrzeugs durch Rei ¬ bungsbremsen möglich sein, ohne dass es zu ruckartigen Änderungen der Bremsverzögerung oder einer ungünstigen Bremskraftverteilung kommt. Außerdem muss vermieden werden, dass wegen der Entkopplung der elektrisch-regenerativen Bremsung durch den Generator von dem Bremspedal für den Fahrer ein ungewöhnliches Pedalgefühl entstehen, so dass er die von ihm erzielte Bremswirkung schlecht einschätzen kann.
In der DE 196 04 134 AI wird ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage von Fahrzeugen mit Elektroantrieb vorgeschlagen, bei welchen in einem ersten Bereich des Fahrerbremswunsches nahezu ausschließlich die regenera ¬ tive Abbremsung das Bremsmoment aufbringt. Hierbei wird der vom Fahrer durch die Bremspedalbetätigung erzeugte Druck reduziert, indem über entsprechende Steuerung der Auslass ¬ ventile das in die Radbremszylinder einströmende Druckmittel in eine Speicherkammer zurückgeführt wird. Eine Weiterent ¬ wicklung dieses Bremssystems ist z.B. aus der WO 2004/101308 AI bekannt.
Die bisher beschriebenen Bremssysteme weisen allerdings den Nachteil auf, dass beim Befüllen der Speicherkammer bzw. des Druckspeichers in jedem Bremskreis mindestens eine Radbremse mit Druckmittel beaufschlagt wird. Somit findet immer eine Verzögerung des Fahrzeugs durch Reibungsbremsen statt, die die Effizienz der Rekuperation begrenzt, d.h. den Anteil der beim Abbremsen durch den Generator zurückgewonnenen Energie verringert .
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Bremssystem und ein Verfahren bereitzustellen, welches bei für den Fahrer komfortablem Pedalgefühl und geringer Systemkomplexität eine möglichst effiziente Rekuperation bereitstellt. Hierzu sollte die Gesamtverzögerung des Fahrzeugs, welche sich im Allgemeinen aus Verzögerungsanteilen der Reibungsbremsen und der elektrisch-regenerativen Bremse zusammensetzt, in einem ersten Verzögerungsbereich vollständig durch die elektrisch-regenerative Bremse aufgebracht werden kön ¬ nen . Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bremssystem gemäß Anspruch 1 und ein Verfahren gemäß Anspruch 11 gelöst.
Es wird also ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug
bereitgestellt, das an zumindest einem Rad eine elektrisch ¬ regenerative Bremse und eine von einem ersten Bremsdruck ¬ erzeugungsmittel über ein Druckmittel hydraulisch
betätigbare Reibungsbremse aufweist, wobei die
Reibungsbremse über ein ansteuerbares Einlassventil mit dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel und über ein erstes ansteuerbares Auslassventil mit einem Druckspeicher
verbindbar ist, so dass ein Ableiten eines von dem Bremsdruckerzeugungsmittel aufgebrachten Druckmittelvolumens über das erste Auslassventil in den Druckspeicher erfolgen kann. Erfindungsgemäß ist das erste Bremsdruckerzeugungsmittel über eine weitere hydraulische Verbindung mit einem zweiten ansteuerbaren Auslassventil mit dem Druckspeicher
verbindbar .
Bevorzugt ist das erste Bremsdruckerzeugungsmittel als über ein Bremspedal betätigter Hauptbremszylinder oder Tandem- hauptbremszylinder ausgeführt, wobei diesem optional ein Bremskraftverstärker vorgeschaltet sein kann. Alternativ oder zusätzlich umfasst das Bremsdruckerzeugungsmittel be ¬ vorzugt eine Zylinder-Kolben-Anordnung, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator betätigbar ist. Unter einem ansteuerbaren Ventil wird hierbei insbesondere ein Hydraulikventil verstanden, welches eine Spule aufweist, die zum Schalten des Ventils mit einem Strom versorgt wird. Ein ansteuerbares Ventil ist vorzugsweise als über eine Magnet- spule elektrisch betätigtes Hydraulikventil ausgelegt und kann dabei sowohl analog als auch digital ansteuerbar ausge ¬ legt sein. Unter analog ansteuerbar wird hierbei verstanden, dass die Öffnung des Ventils reproduzierbar mit der angeleg ¬ ten Stellgröße (insbesondere dem Spulenstrom) variiert, wäh ¬ rend ein digital ansteuerbares Ventil nur zum Öffnen und Schließen eingesetzt wird.
Durch das Ableiten des Druckmittelvolumens in einen Druckspeicher findet bei einer geringen Bremspedalbetätigung durch den Fahrer eine reine oder nahezu reine elektrischregenerative Bremsung statt, womit sowohl eine effiziente Rekuperation als auch ein für den Fahrer komfortables Pedalgefühl (durch den einer Reibbremsung entsprechenden „Druckmittelverbrauch") gewährleistet sind. Die gespeicherte Menge von Druckmittel kann dann später für das „Blending", also einen sanften Übergang zwischen einem Abbremsen des Kraftfahrzeugs durch die Bremsverzögerung des Generators und ei ¬ nem Abbremsen des Kraftfahrzeugs durch Reibungsbremsen herangezogen werden. Da ein Befüllen des Druckspeichers über das zweite ansteuerbare Auslassventil, also ein eigenes ans ¬ teuerbares Hydraulikventil erfolgen kann, verringert sich die Anzahl der Betätigungen zumindest der Auslassventile der Reibungsbremsen. Somit wird die Lebensdauer des Bremssystems verlängert .
Um Druckmittel möglichst einfach über ein ansteuerbares Hydraulikventil, welches bevorzugt als stromlos
geschlossenes SG-Ventil ausgelegt ist, in den Druckspeicher abführen zu können, ist der Druckspeicher im Vergleich zum Hydrauliksystem des Bremssystems vorzugsweise als Niederdruckspeicher (NDS) ausgelegt. Aufgrund des
Druckunterschiedes muss zum Ableiten von Druckmittel in den Druckspeicher lediglich ein Hydraulikventil geöffnet werden.
Zweckmäßigerweise wird Druckmittel in den oder die Druck ¬ speicher abgeleitet, welche auch für den Druckabbau z.B. während einer Bremsschlupfregelung eingesetzt werden. Dies begrenzt die Anzahl zusätzlich benötigter Komponenten.
Vorzugsweise zweigt die weitere hydraulische Verbindung zwi sehen erstem Bremsdruckerzeugungsmittel und Einlassventil ab. Somit kann auch bei abgetrennten Reibungsbremsen Druckmittel in den Druckspeicher abgeleitet werden. Dadurch, das die Reibungsbremsen zweckmäßigerweise von dem Bremsdruckerzeugungsmittel abgetrennt werden, wird von den Reibungsbrem sen keine Verzögerung aufgebaut, womit die vom Generator erzeugte elektrische Energie maximiert wird.
Es ist vorteilhaft, wenn zwischen dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel und dem Einlassventil ein weiteres ansteuer ¬ bares Ventil angeordnet ist und das erste Bremsdruckerzeu ¬ gungsmittel über das weitere ansteuerbare Ventil und das zweite Auslassventil mit dem Druckspeicher verbindbar ist. Dies erlaubt eine größere Flexibilität der je nach Ansteue- rung des Bremssystems hydraulisch verbundenen Komponenten.
Zweckmäßigerweise weist das Bremssystem ein zweites Brems druckerzeugungsmittel auf, insbesondere ein Motor-Pumpen- Aggregat bzw. eine Hydraulikpumpe, mit welchem Druckmitte 1 aus dem Druckspeicher in die Reibungsbremse befördert werden kann. Somit kann auch fahrerunabhängig ein Bremsmoment erzeugt werden. Dies ermöglicht sowohl eine Fahrstabilitätsre- gelung als auch eine Kompensation einer Verringerung der elektrisch-regenerativen Bremsverzögerung, die z.B. bei Unterschreiten einer bestimmten Mindestgeschwindigkeit (von typisch 10 km/h) eintritt.
Jeder der Druckspeicher ist vorteilhafterweise ausgangs- seitig mit einem zweiten Bremsdruckerzeugungsmittel (z.B. einem Motor-Pumpen-Aggregat) verbunden. Bei einer Brems ¬ momentumverteilung von elektrisch-regenerativer Bremse auf die Reibungsbremsen wird das dafür benötigte Druckvolumen des Druckmittels über das zweite Druckerzeugungsmittel aus dem Druckspeicher in die entsprechenden Hydraulikleitungen der Reibungsbremsen befördert. Zweckmäßigerweise wird ein Einfluss auf das erste Bremsdruckerzeugungsmittel dadurch verhindert, dass dieses über Hydraulikventile von den
Reibungsbremsen abgetrennt wird.
Bevorzugt ist dass das zweite Bremsdruckerzeugungsmittel parallel zu dem zweiten Auslassventil zwischen Druckspeicher und erstem Bremsdruckerzeugungsmittel angeordnet. Durch Schließen des weiteren ansteuerbaren Ventils können Reibungsbremse und zweites Bremsdruckerzeugungsmittel vollstän ¬ dig vom ersten Bremsdruckerzeugungsmittel abgetrennt werden, wodurch Rückwirkungen auf das erste Bremsdruckerzeugungsmit ¬ tel verhindert werden. Besonders bevorzugt ist zwischen der Ansaug- bzw. Einlass- Seite des zweiten Bremsdruckerzeugungsmittels und dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel ein zusätzliches, insbesondere stromlos geschlossenes, ansteuerbares Ventil angeordnet. Somit steht ein zusätzlicher hydraulischer Pfad zur Druckmittelversorgung des zweiten Bremsdruckerzeugungsmittels bereit .
Vorzugsweise ist in jedem Bremskreis an mindestens einer Reibungsbremse ein Drucksensor angebracht. Durch Messung des Drucks in einer an einem Rad angeordneten Reibungsbremse kann das Bremsmoment z.B. bei einer Bremsschlupfregelung genauer dosiert werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an den Rädern einer ersten Achse des Fahrzeugs, insbesondere der Vorderachse, über ein Druckmittel hydraulisch betätigba ¬ ren Reibungsbremsen angeordnet, während an den Rädern einer zweiten Achse des Fahrzeugs, insbesondere der Hinterachse, elektromechanisch betätigbaren Reibungsbremsen angeordnet sind. Da an der Hinterachse ein weniger starkes Bremsmoment als an der Vorderachse aufgebaut werden muss, kann die Span ¬ nungsversorgung weiterhin mit der üblichen Fahrzeugbatterie erfolgen. Insbesondere ist die elektrisch-regenerative Brem ¬ se an der Vorderachse angeordnet, da dies eine starke Verzö ¬ gerung durch den Generator ermöglicht, ohne die Fahrstabili ¬ tät zu gefährden.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung sind an allen Räder des Fahrzeugs über ein Druckmittel hydraulisch betätigbare Reibungsbremsen
angeordnet, wobei je zwei Reibungsbremsen in einem
Bremskreis zusammengefasst sind.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der erste Bremskreis der Vorderachse und der zweite Bremskreis der Hinterachse des Kraftfahrzeugs zugeordnet. Insbesondere weist nur einer der beiden Bremskreise das er ¬ findungsgemäße zweite Auslassventil auf. Somit verringert sich die Anzahl zusätzlich benötigter Komponenten.
In einer alternativen besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils eine Reibungsbremse eines
Vorderrads und eine Reibungsbremse eines diagonal
gegenüberliegenden Hinterrads in einem Bremskreis
zusammengefasst , und jeder Bremskreis weist ein zweites ansteuerbares Auslassventil und einen Druckspeicher auf. Somit ist auch bei einem diagonal aufgeteilten Bremssystem eine reine elektrisch-regenerative Verzögerung möglich, d.h. der Wirkungsgrad der Rekuperation wird maximiert.
Es ist vorteilhaft, wenn das Bremssystem eine
Fahrdynamikregelung aufweist, die Schlupf- und/oder
Gierverhalten des Fahrzeugs regelt. Somit wird die
Fahrsicherheit des Fahrzeugs erhöht.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die elektrisch ¬ regenerative Bremse von der Fahrdynamikregelung angesteuert wird. Somit kann auch bei einer fahrerunabhängigen Bremsung eine Rekuperation stattfinden. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, das an zumindest einem Rad eine elektrisch-regenerative Bremse und eine von einem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel über ein Druckmittel betätigbare Reibungsbremse aufweist, wobei die Reibungsbremse über ein ansteuerbares Einlassventil mit dem Bremsdruckerzeugungsmittel und über ein erstes ansteuerbares Auslassventil mit einem Druckspeicher verbindbar ist, so dass ein Ableiten eines von dem ersten Bremsdruckerzeugungs ¬ mittel aufgebrachten Druckmittelvolumens über das erste Auslassventil in den Druckspeicher erfolgen kann.
Erfindungsgemäß wird während eines regenerativen
Bremsvorgangs von dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel aufgebrachtes Druckmittelvolumen über ein zweites
ansteuerbares Auslassventil, welches in einer weiteren hydraulische Verbindung zwischen dem Bremsdruckerzeugungs ¬ mittel und dem Druckspeicher angeordnet ist, in den
Druckspeicher abgelassen. Somit wird ein für den Fahrer angenehmes Pedalgefühl gewährleistet.
Um genau das entsprechende Bremsverhalten, das bei
Reibungsbremsen eintreten würde, zu simulieren, wird
vorteilhafterweise genau das Druckmittelvolumen von
Druckmittel in den oder die Druckspeicher abgeleitet, das von Reibungsbremsen aufgenommen werden würde, wenn das von einer elektrisch-regenerativen Bremse aufgebrachte Bremsmoment allein mit hydraulischen Reibungsbremsen aufzubringen wäre . Vorzugsweise wird zum Ablassen von Druckmittelvolumen in den Druckspeicher das Einlassventil geschlossen und das zweite Auslassventil geöffnet wird. Dies ermöglicht es, den Wir ¬ kungsgrad der Rekuperation zu maximieren.
Es ist vorteilhaft, wenn insbesondere zur Zuschaltung der Reibungsbremse bei einem regenerativen Bremsvorgang, das zweite Auslassventil geschlossen wird, das Einlassventil geöffnet wird und das erste Auslassventil geschlossen bleibt oder wird. Dadurch kann das aufgebaute Bremsmoment mit geringem Aufwand erhöht werden.
Zweckmäßigerweise wird das Befüllen des oder der
Druckspeicher beendet, wenn ein vorgegebenes Maß einer
Betätigung eines Bremsbetätigungspedals erreicht ist, wobei das vorgegebene Maß insbesondere mittels eines Pedalwinkel ¬ sensors oder eines Wegsensors am Tandemhauptbremszylinder detektiert wird und einem vorgegebenen Wert des durch die elektrisch-regenerative Bremse oder Bremsen gelieferte
Bremsmoments entspricht, insbesondere einem maximal
gelieferten Bremsmoment der elektrisch-regenerative Bremse oder Bremsen. Eine Steuerung des Bremssystems anhand eines derartigen Signals ist einfach zu realisieren.
Es ist zweckmäßig, wenn die in den/die Druckspeicher abge ¬ leitete Menge von Druckmittel bei mehrkreisigen hydrauli ¬ schen Bremsanlagen je nach Aufteilung der Bremskreise ange- passt wird. Für diagonal aufgeteilte Bremskreise ist es be ¬ sonders zweckmäßig, wenn die Druckspeicher jeweils die glei ¬ che Menge Druckmittel aufnehmen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Druckspeicher eines der Vorderachse zugeordne ¬ ten Bremskreises eine größere Menge von Druckmittel spei ¬ chert als der Druckspeicher eines der Hinterachse zugeordne ¬ ten Bremskreises, wobei das Verhältnis insbesondere im Be ¬ reich 80:20 bis 66:33 liegen sollte.
Wenn die vom Fahrer angeforderte Bremsverzögerung die vom Generator maximal bereitgestellte Verzögerung übersteigt, wird/werden die bisher abgetrennte/n Reibungsbremse/n bevorzugt wieder mit dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel ver ¬ bunden, womit die fehlende Verzögerung durch Reibung bereitgestellt wird. In einer besonders bevorzugten Ausführungs ¬ form der Erfindung erfolgt dieses Verbinden der bisher abgetrennte/n Reibungsbremse/n mit dem ersten Bremsdruckerzeugungsmittel erst dann, wenn die vom Fahrer angeforderte Bremsverzögerung um einen vorgegebenen Schwellwert, welcher insbesondere im Bereich von 0,0g bis 0,5g liegt (g bezeich ¬ net die Erdbeschleunigung) , über der vom Generator maximal bereitgestellten Verzögerung liegt. Ein Öffnen des Einlassventils der abgetrennte/n Reibungsbremse/n kann wegen eines hohen Verzögerungswunsches oder wegen einer bei niedrigen Geschwindigkeiten abnehmenden Generatorverzögerung erforderlich sein.
Zweckmäßigerweise wird zum Aufbau von Bremsdruck in der Rei ¬ bungsbremse Druckmittel von einem zweiten Bremsdruckerzeu ¬ gungsmittel, insbesondere einer elektrisch angetriebenen Hydraulikpumpe, aus dem Druckspeicher in die Reibungsbremse befördert, wobei das zweite Bremsdruckerzeugungsmittel pa ¬ rallel zu dem zweiten Auslassventil zwischen Druckspeicher und Bremsdruckerzeugungsmittel angeordnet ist. Dieser aktive Aufbau von zusätzlichem Bremsdruck kann wegen eines hohen Verzögerungswunsches oder wegen einer bei niedrigen Ge ¬ schwindigkeiten abnehmenden Generatorverzögerung vorteilhaft sein .
Bevorzugt wird nach Beendigung eines regenerativen Bremsvorgangs der Druckspeicher durch Öffnen des ersten oder zweiten Auslassventils geleert. Somit wird sichergestellt, dass bei zuküftigen Bremsvorgängen ein Ableiten des Druckmittels in den Druckspeicher ohne zeitliche Verzögerung möglich ist.
Vorzugsweise erfolgt eine Bremsung nur mit Reibungsbremsen, wenn das Kraftfahrzeug eine vorgegebene Mindest ¬ geschwindigkeit unterschreitet. Bei Geschwindigkeiten unterhalb von z.B. 10 km/h nimmt die vom Generator
aufgebaute Verzögerung stark ab.
Es ist vorteilhaft, wenn eine Bremsung nur mit Reibungs ¬ bremsen erfolgt, sobald die angeforderte Verzögerung eine vorgegebene Schwelle überschreitet. Hierdurch wird eine Gefährdung der Fahrstabilität durch eine ungünstige Brems ¬ kraftverteilung vermieden und das Eingreifen einer Bremsschlupfregelung erleichtert.
Das Bremspedal weist vorzugsweise einen Pedalbetätigungs ¬ sensor, z.B. in Form eines Pedalweggebers oder Pedalwinkel ¬ gebers, auf. Alternativ oder zusätzlich weist das Brems ¬ system bevorzugt einen Drucksensor auf, der in einer zum Druckerzeugungsmittel (z.B. Hauptzylinder) führenden Brems- leitung angeordnet ist. Anhand des Pedalbetätigungssensors und/oder des Drucksensors kann eine Ermittlung der
Betätigung und/oder des Maßes der Betätigung des Bremspedals erfolgen. Bevorzugt wird das Signal des Pedalbetätigungs ¬ sensors und/oder Drucksensors zur Steuerung oder Regelung des Bremssystems herangezogen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung findet eine Plausibilisierung der Signale des Pedalbetätigungs ¬ sensors anhand einer Messung der Position des ersten Bremsdruckerzeugungsmittels statt, wobei diese insbesondere durch einen induktiven Sensor gemessen wird. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine sichere Erkennung des Fahrerwunschs gewährleistet, indem ein zusätz ¬ licher Schalter an geeigneter Position montiert wird, der am Pedal oder an einem Kolben des THZ befestigt ist und bei einer bestimmten Stellung des Bremspedals aktiviert wird. In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung erfolgt eine Plausibilisierung der Daten des Pedalwinkelsensors, indem überprüft wird, ob der Druck im ersten Bremsdru- ckerzeugsmittel und/oder die Druckmittelmenge in einem der Druckspeicher einen der entsprechenden Pedalstellung entsprechenden Wert überschreitet.
Bevorzugt umfasst das Bremssystem eine elektronische Steuer ¬ einheit, welche die verfügbaren Informationen, z.B. von Pedalbetätigungssensor und/oder Drucksensor und/oder
Generator-Moment, auswertet und die ansteuerbaren Ventile und ggf. das zweite Bremsdruckerzeugungsmittel entsprechend ansteuert . Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
Es zeigen:
Figur 1 ein beispielsgemäßes Bremssystem im Ruhezustand,
Fig. 2 ein schematisch dargestelltes Kraftfahrzeug,
Fig. 3 den zeitlichen Ablauf eines beispielsgemäßen
BremsVorgangs ,
Fig. 4-7 Verfahrensschritte eines beispielsgemäßen
Verfahrens ,
In Figur 1 ist ein Prinzipschaltplan eines Bremssystems 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Das beispielsgemäße
Bremssystem umfasst zwei Bremskreise I, II, wobei jeweils zwei Reibungsbremsen 8a, 8b bzw. 8c, 8d des Fahrzeugs in einem Bremskreis I, II zusammengefasst sind. Der Fahrer des Kraftfahrzeugs gibt über das Bremspedal 2 den Verzögerungs ¬ wunsch ein. Um mittels der Reibungsbremsen 8 ein Bremsmoment aufzubauen, ist das Bremssystem 1 mit einem ersten
Bremsdruckerzeugungsmittel 6 versehen, das vorzugsweise als Tandemhauptbremszylinder 6 mit Unterdruckbremskraft ¬ verstärker 4 ausgelegt ist. Dabei wird der vom Tandemhaupt ¬ bremszylinder 6 aufgebrachte Bremsdruck über
Hydraulikleitungen mit einem Druckmittel an die Reibungsbremsen 8 weitergegeben. Der erste Bremskreis I ist beispielsgemäß mit den Reibungsbremsen 8a, 8b der
Vorderachse VA verbunden, an dem zweiten Bremskreis II sind die Reibungsbremsen 8c, 8d der Hinterachse HA angeschlossen. Alternativ kann das Bremssystem auch eine diagonale
Bremskreisaufteilung und/oder einem Tandemhauptbremszylinder 6 ohne Hilfskraft, d.h. ohne Bremskraftverstärker 4,
aufweisen .
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel weisen die beiden Bremskreise I, II hydraulisch teilweise identische
Komponenten auf, weshalb im Folgenden nur der erste
Bremskreis I und die Unterschiede beschrieben werden. Eine vom Hauptbremszylinder 6 ausgehende Bremsleitung verzweigt sich nach einem stromlos offenen Trennventil (TV) 20 in zwei zu den Reibungsbremsen 8a, 8b der Vorderachse VA führende Bremsleitungen, in welchen jeweils ein stromlos -also ohne elektrische Ansteuerung- offenes Einlassventil (SO-Ventil) 10a, 10b vorgesehen ist. Zwischen jedem Einlassventil (SO- Ventil) 10a, 10b und der entsprechenden Radbremse 8a, 8b geht von der jeweiligen Bremsleitung je eine Rückführleitung aus, in welcher je ein stromlos geschlossenes Auslassventil
(SG-Ventil) 12a, 12b angeordnet ist. Beide Rückführleitungen sind über ein gemeinsames Bremsleitungsstück an einen
Druckspeicher 14 angeschlossen. Bremskreis I weist eine durch einen elektrischen Antriebsmotor angetriebene,
hochdruckerzeugende Pumpe (Motor-Pumpen-Aggregat) 18 auf
(zweites Bremsdruckerzeugungsmittel). Diese ist ansaugseitig mit dem Druckspeicher 14 verbunden. Ausgangsseitig ist die Pumpe 18 mit der Bremsleitung zwischen Trennventil 20 und den Einlassventilen 10 verbunden. Zwischen Druckspeicher 14 und Pumpe 18 führt eine weitere Bremsleitung über ein stromlos geschlossenes elektronisches Umschaltventil (EUV) 22 zu der Bremsleitung zwischen Hauptbremszylinder 6 und Trennventil 20. Erfindungsgemäß weist Bremskreis I ein zusätzliches Auslassventil 16 auf, welches eine weitere hydraulische Verbindung zwischen der Bremsleitung hinter Trennventil 20 und dem Druckspeicher 14 schalten kann.
Zweckmäßigerweise weist auch Bremskreis II ein zusätzliches Auslassventil auf, insbesondere bei einem diagonal
aufgeteilten Bremssystem. Somit kann auch bei geschlossenen Einlassventilen 10a, 10b Druckmittel in den Druckspeicher abgeleitet werden.
Bei dem Bremssystem 1 handelt es sich um ein regeneratives Bremssystem, das neben den hydraulisch betätigten
Reibungsbremsen 2 auch eine oder mehrere nicht gezeigte elektrische Maschine (n) aufweist, die zur Erzeugung von elektrischer Energie als Generator betrieben werden. Über einen Weggeber 24, der am Bremspedal 6 angeordnet ist, wird das Maß der Bremspedalbetätigung erfasst. Prinzipiell können aber auch andere Sensoren eingesetzt werden, die ein zur Bremsbetätigung durch den Fahrer proportionales Signal liefern. Zusätzlich ist ein Drucksensor 24 vorhanden, der sich an der zum Tandemhauptzylinder 6 führenden
Hydraulikleitung des Bremskreises I befindet und den
Vordruck bestimmt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Druckmitteldruck an den Reibungsbremsen 8 über Drucksensoren 26, 26 λ bestimmt, die jeweils in einer Hydraulikleitung einer Radbremse 8a, 8c angeordnet sind. In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Druck in den Reibungsbremsen anhand eines an sich bekannten Modells geschätzt.
Zur Steuerung und/oder Regelung des Bremssystems 1 umfasst dieses eine elektronische Regeleinheit 30, welche die elektronisch steuerbaren Hydraulikventile 10, 12, 16, 20, 22 sowie die Pumpe 18 ansteuert. Um ein für den Fahrer
möglichst komfortables Bremsgefühl über das Bremspedal 2 zu realisieren, kann während dem Betrieb des Generators
Druckmittel in die beiden Druckspeicher 14 (NDS :
Niederdruckspeicher) abgeleitet werden. In den Druckspeichern 14 vorhandenes Druckmittel kann mittels der Pumpe 18 in die Reibungsbremsen 8 gefördert werden, wodurch ein zusätzliches Bremsmoment in den Reibungsbremsen aufgebaut wird .
Figur 2 zeigt ein Kraftfahrzeug 100, welches ein zur
Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Bremssystem aufweist. Bei dem beispielgemäßen Fahrzeug handelt es sich um ein Hybridfahrzeug, welches einen
Verbrennungsmotor 42 und ein oder mehrere elektrische
Antriebsmotoren 40 umfasst, die als Generator zur Ladung der Batterie angesteuert werden können, um eine oder mehrere nicht gezeigte Fahrzeugbatterien aufzuladen. Zur Steuerung des elektrischen Antriebs 40 ist dabei eine Motorsteuer ¬ einheit 34 vorgesehen, welche mit der elektronischen Steuereinheit ECU im Bremsensteuergerät 30 (welches auch eine die Ventile 10, 12, 16, 20, 22 umfassende hydraulische
Steuereinheit HCU umfasst) in Verbindung steht. Im gezeigten Beispiel wirkt die elektrisch-regenerative Bremse 40 (d.h. der als Generator betriebene elektrische Antrieb) auf die Hinterachse HA des Fahrzeugs. Für das erfindungsgemäße
Bremssystem und Verfahren ist es jedoch prinzipiell nicht relevant, welche der Räder 36a, 36b, 36c, 36d zusätzlich zu den Reibungsbremsen 8a, 8b, 8c, 8d regenerativ gebremst werden. Die unten beschriebenen Verfahrensschritte sind hiervon prinzipiell unabhängig.
Ein Bremswunsch des Fahrers wird über eine Bremsbetätigungs ¬ einheit 32 festgestellt, die ein Bremspedal 2, ein erstes Bremsdruckerzeugungsmittel 6, insbesondere einen Tandem- hauptbremszlinder, und einen Pedalweg- oder Pedalwinkelsensor 28 umfasst. Diese leitet Druckmittel (dargestellt als durchgezogene Linie) und elektrische Signale (dargestellt als gestrichelte Linie) an die elektronische Steuereinheit ECU des Bremsensteuergeräts 30 weiter. In Figur 2 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremssystems
dargestellt, welche an der Hinterachse elektromechanische (Reib- ) Bremsen an Stelle von hydraulischen Reibungsbremsen aufweist. Das Fahrzeug umfasst weiterhin
Radgeschwindigkeitssensoren 38a, 38b, 38c, 38d, die ihre Signale ebenfalls an die elektronische Steuereinheit 30 senden, wodurch z.B. eine Schlupfregelung des Bremsdrucks in den einzelnen Reibungsbremsen 8a, 8b, 8c, 8d erfolgen kann.
Elektronische Steuereinheit 30 und Motorsteuereinheit 34 tauschen für eine elektrisch-regenerative Bremsung benötigte Informationen wie die momentane Fahrzeuggeschwindigkeit und die momentan verfügbare Generatorverzögerung aus. Während eines Bremsvorgangs kann hierbei eine Anforderung von Brems ¬ verzögerung des Generators erfolgen. In einer alternativen Ausführungsform weist ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Kraftfahrzeug eine elektrische Vakuumpumpe auf, die einen Unterdruckbremskraftverstärker 4 mit Vakuum versorgt, um den Tandemhauptbremszylinder 6 mit Hilfskraft zu betreiben.
In einer alternativen bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung umfasst das Bremssystem ein zweites Sensorelement zur Erfassung einer Bremspedalbetätigung, welches von dem Bremspedalwegsensor oder -winkelsensor 24 unabhängig ist. Wenn die Bremspedalbetätigung einen vorgegebenen Wert erreicht, wird dieses zweite Sensorelement vorteilhafter ¬ weise aktiviert und beendet insbesondere einen Befüllungs- vorgang eines Druckspeichers (z.B. durch Schließen des/der zusätzlichen Auslassventil/e 16). Hierdurch wird ein
korrektes Erkennung des Fahrerbremswunsches sicherstellt, für den Fall, dass das Signal des Bremspedalwegsensors 24 fehlerhaft ist, z.B. aufgrund einer mechanischen
Beschädigung des Sensors 24. Das zweite Sensorelement könnte am Kolben des Druckstangenkreises des Hauptzylinders oder am Bremspedal (ähnlich einem Bremslichtschaltelement, wenn auch mit einem verschobenen Schaltpunkt) angeordnet sein.
Der Ablauf eines beispielhaften Bremsvorgangs ist in Fig. 3 gezeigt. Als Abszisse ist die Zeit aufgetragen, die Ordinate gibt die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs bzw. die
momentane Bremsverzögerung an. Die Fahrzeuggeschwindigkeit ist als Linie 310, die Bremsverzögerung durch den Generator als Linie 330, die Bremsverzögerung durch Reibungsbremsen als Linie 320 dargestellt. Linie 340 gibt die resultierende Gesamtverzögerung an. Das Fahrzeug wird im Verlauf des Bremsvorgangs, der im Zeitpunkt ti beginnt und im Zeitpunkt te endet, bis zum Stillstand abgebremst. Hierbei erfolgt zunächst eine Verzögerung des Fahrzeugs nur durch die elektrisch-regenerative Bremse. Zwischen ti und t 2 wird dazu das Druckmittel der Reibungsbremsen in Druckspeicher abgeleitet. Im Zeitpunkt t 2 wird das Befüllen des oder der Druckspeicher beendet und die bisher abgetrennte Radbremse wieder mit dem Tandemhauptbremszylinder verbunden. Bis zum Zeitpunkt t3 tritt der Fahrer stärker auf das Bremspedal und hält anschließend die Pedalstellung. Die zusätzlich
angeforderte Verzögerung wird hierbei von den
Reibungsbremsen bereitgestellt, während die
Generatorbremsverzögerung konstant bleibt. Im Zeitpunkt t 4 ist die Geschwindigkeit des Wagens so weit gesunken, dass die Generatorverzögerung abnimmt. Daher findet zwischen t 4 und ts ein Blending-Vorgang statt, bei dem zusätzlicher Bremsdruck aufgebaut und die elektrisch-regenerative
Verzögerung stufenlos verringert wird („ramp-out" ) . Zum Zeitpunkt te ist der Stillstand des Fahrzeugs erreicht. Die Verfahrensschritte zum Betreiben des Bremssystems werden weiter unten anhand der Fig. 4-7 erläutert.
Wird der Bremsvorgang vom Fahrer beendet, ohne dass ein Blending-Vorgang erforderlich war, so werden die
Druckspeicher durch Öffnen der Auslassventile 12 geleert. Durch mehrmalige kurzzeitige Betätigung des/der elektronischen Umschaltventile 22 wird anschließend eine vollständige Entleerung sichergestellt.
Fig. 4 zeigt einen vereinfachten Bremskreis des erfindungs ¬ gemäßen Bremssystems im Ruhezustand, d.h. den Zustand ohne elektrische Ansteuerung der hydraulischen Komponenten, wenn der Fahrer das Bremspedal nicht betätigt hat. Die
Bezeichnung der Hydraulikkomponenten entspricht Fig. 1. Zur besseren Übersicht ist nur eine Radbremse dargestellt, d.h. gegenüber Bremskreis I aus Fig. 1 fehlt die zweite Radbremse und das elektronische Umschaltventil 22.
Wird das erste Bremsdruckerzeugungsmittel 6 mittels des Bremspedals 2 betätigt, so wird zunächst eine rein
regenerative Bremsung durchgeführt, sofern Fahrsituation und Betriebszustand des Fahrzeugs dies ermöglichen. Hierbei wird das Rad durch den Betrieb des Generators (nicht dargestellt) unter Erzeugung elektrischer Energie abgebremst. Das von dem Bremsdruckerzeugungsmittel 6 aufgebrachte Druckmittelvolumen wird durch ein Schließen des Einlassventils 10 und ein
Öffnen des zweiten Auslassventils 16 in den Druckspeicher 14 abgeleitet, ohne das die Reibungsbremse 8 mit Druckmittel beaufschlagt wird. Diese Betätigung der Bremsanlage im
Rekuperationsbetrieb ist in Fig. 5 schematisch dargestellt.
Übersteigt der Bremswunsch des Fahrers das vom Generator lieferbare Bremsmoment, so wird die Reibungsbremse 8 der regenerativen Bremse zugeschaltet bzw. überlagert. Wie in Fig. 6 gezeigt, wird hierzu das zweite Auslassventil 16 geschlossen und das Einlassventil 10 geöffnet. Bei stärkerer Bremsbetätigung wird nun von Bremsdruckerzeugungsmittel 6 Druckmittel in die Reibungsbremsen 2 gepresst, was durch die Reibungsbremse 8 zu einer höheren Gesamtverzögerung führt.
Nimmt die vom Generator bereitgestellte Verzögerung ab, so erfolgt ein Blending-Vorgang, wobei das Bremsmoment
stufenweise oder stufenlos in zunehmendem Maße durch die Reibungsbremsen aufgebaut wird. Dieses Blending ist
schematisch in Fig. 7 dargestellt. Hierzu wird das
Trennventil 20 geschlossen und anschließend das zweite
Bremsdruckerzeugungsmittel 18 aktiviert. In dem
Druckspeicher 14 vorhandenes Druckmittel wird also mittels der Pumpe 18 in die Radbremse 8 gefördert, womit eine weitere Erhöhung des Bremsdruckes in der Reibungsbremse stattfindet .