Feststellbremseinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Feststellbremseinrichtung, insbesondere Handbremseinrichtung, für ein Fahrzeug mit zumindest einer elektrischen Maschine in einem Antriebsstrang und zumindest einem elektrischen Energiespeicher, mit einem Betätigungshebel, welcher über ein vorzugsweise durch ein Seil oder eine Stange gebildetes übertragungsmittel mit zumindest einer Feststellbremse verbunden ist. Weiters betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Rückgewinnung der Bremsenergie bei einem Bremsvorgang eines Fahrzeuges. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur akustischen Qualitätskontrolle und zur Analyse einer akustischen Signatur einer Brennkraftmaschine.

Die Feststellbremsen eines Fahrzeuges müssen bei Ausfall der Betriebsbremse als abgestuft bedienbare Hilfsbremsen ein Fahrzeug zum Stehen bringen können. Regional verschieden wird diese Funktion auch standardmäßig zum Bremsen benutzt, vorzugsweise um aus geringen Geschwindigkeiten vor einer Ampel oder in Stausituationen das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen.

Systeme zur Rückgewinnung von Bremsenergie reagieren üblicherweise auf eine Betätigung der Betriebsbremse und können dann einen Anteil der Bremsenergie in einen Speicher leiten. Derartige Systeme sind beispielsweise aus der WO 00/58121 Al oder der JP 2002-283986 Al bekannt.

Wird das Fahrzeug mit einer Feststellbremse zum Stillstand gebracht, so können derzeitige Systeme zur Rückgewinnung der Bremsenergie nicht darauf reagieren, wodurch Energie verloren geht.

In der akustischen Qualitätskontrolle von Brennkraftmaschinen am Ende der Fertigung wird normalerweise durch subjektives Abhören der Luftschallabstrahlung einer Brennkraftmaschine bei verschiedenen Betriebszuständen (Heiß- und Kalttests) auf motorinterne Fehler (zu große Spiele, fehlende Teile, etc.) geschlossen. Das subjektive Abhören kann auch durch messtechnische Analyse des Luftschalls, der Motorschwingungen oder anderer Signale, wie zum Beispiel des öldruckverlaufs, ersetzt werden. Zusätzlich können mittels dieser Verfahren auch akustisch schlechte, aber voll funktionsfähige fehlerlose Brennkraftmaschinen von akustisch "guten" Brennkraftmaschinen getrennt werden. Akustisch "schlechte" Brennkraftmaschinen weisen beispielsweise ein raues Motorgeräusch oder ein Zahnradrasseln oder dergleichen auf. Für diese Verfahren sind teilweise eine große Anzahl von Betriebszuständen notwendig, um "gut" von "schlecht" oder "fehlerhaft" von "nicht fehlerhaft" trennen zu können. Manchmal sind diese

Verfahren trotzdem zu wenig aussagekräftig, um überhaupt zielsichere Aussagen machen zu können.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Rückgewinnung der Bremsenergie bei Betätigung der Feststellbremse zu ermöglichen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und auf möglichst einfache Weise eine akustische und zuverlässige Qualitätskontrolle zu ermöglichen.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zumindest ein mit einer elektrischen Steuereinheit verbundener Weg- oder Drehwinkel-Sensor zum Erfassen des Weges oder Drehwinkels des Betätigungshebels vorgesehen ist, wobei über die Steuereinheit die elektrische Maschine als Generator betreibbar und ein elektrisches Bremsmoment auf den Antriebsstrang aufbringbar ist, und wobei vorzugsweise die Steuereinheit mit zumindest einem Sensor zur Erfassung der Fahrgeschwindigkeit verbunden ist.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die Steuereinheit mit zumindest einer Messeinrichtung zur Erfassung des Ladezustandes des elektrischen Speichers verbunden ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Rückgewinnung der Bremsenergie bei Betätigen der Feststellbremse sieht vor, dass ab einem definierten ersten Weg oder Winkel des Betätigungshebels der Feststellbremseinrichtung die elektrische Maschine generatorisch betrieben wird und durch die elektrische Maschine ein elektrisches Bremsmoment im Antriebsstrang erzeugt wird, wobei vorzugsweise eine mechanische, hydraulische oder pneumatische Feststellbremse ab einem definierten zweiten Weg oder Winkel des Betätigungshebels aktivierbar ist, und wobei vorzugsweise der zweite Weg oder Winkel größer ist als der erste Weg bzw. Winkel.

Im Rahmen der Erfindung kann weiters vorgesehen sein, dass das elektrische Bremsmoment nur dann erzeugt wird, wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeuges einen definierten Schwellwert überschreitet.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das elektrische Bremsmoment nur dann erzeugt wird, wenn der Ladezustand des elektrischen Speichers einen definierten Schwellwert unterschreitet.

Um eine Rückgewinnung der Bremsenergie zu ermöglichen ist vorgesehen, dass die akustische Antwort der Brennkraftmaschine durch änderung der Anregung mittels einer elektronischen Steuereinheit temporär erhöht wird, wobei zur Erhöhung der akustischen Antwort die Verbrennung in zumindest einem Zylinder

abgeschaltet wird. Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass eine Gruppe von Zylindern abgeschaltet wird. Die Abschaltung der Verbrennung kann durch Unterbinden der Kraftstoffeinspritzung und/oder durch Unterbinden der Zündung erfolgen.

Die Auswertung der akustischen Antwort erfolgt durch messtechnische Analyse zumindest eines indikativen Signals, vorzugsweise des Luftschalls, der Motorvibrationen und/oder des öldruckverlaufs.

Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich die bei heutigen Fahrzeugmotoren üblicherweise vorhandene elektronische Steuerung (ECU) zunute, um akustische Anregungsphänomene zu generieren, die im normalen Motorbetrieb nicht vorhanden sind, da die akustische Antwort auf Fehler in der Fertigung oder im Bezug auf störende Motorgeräusche (akustisch schlechte Motoren) direkt von der Anregung durch mechanische und verbrennungsdruckbedingte Vorgänge in der Brennkraftmaschine abhängt.

Durch die Abschaltung zumindest eines Zylinders oder mehrerer beliebiger Zylinder kann - je nach Betriebszustand - auf einfache Weise diese Anregung deutlich erhöht werden. Dadurch können viel einfacher und eindeutiger Fehler in der Fertigung oder akustisch schlechte Motoren mit einer geringen Anzahl von Betriebs- zuständen schneller erkannt werden. Der Vorteil dieses Verfahrens ist, dass sowohl eine weitaus eindeutigere Fehlererkennung, als auch eine Zeitersparnis im Testlauf erreicht werden kann.

Die änderung und somit Erhöhung, sowie Anpassung der Anregung an die zu untersuchenden oder zu detektierenden Fehler oder Geräuschphänomene erfolgt somit mittels der elektronischen Steuereinheit, indem die Verbrennung während des Motorbetriebs in beliebigen Zylinder, bzw. in einer beliebigen Anzahl von Zylindern oder zu beliebigen Zeitpunkten weggeschaltet wird. Dies gelingt bei Dieselmotoren durch Unterbindung der Einspritzung und bei Otto-Motoren durch Unterbindung der Zündung mittels der elektronischen Steuereinheit.

Damit wird die akustische Anregung der Brennkraftmaschine jeweils massiv verändert und kann an das jeweilige zu detektierende akustische Phänomen (z.B. Fehler oder akustisch schlechtes Motorgeräusch) zielgerichtet angepasst werden.

Fehler oder akustisch schlechtes Motorgeräusch kann somit wesentlich deutlicher und effizienter, sowie in kürzerer Zeit erkannt werden.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen :

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Feststellbremseinrichtung einer schematischen Darstellung;

Fig. 2 ein Verfahren zur Bestimmung des Drehwinkels der Handbremse;

Fig. 3 den Ablauf der Berechnung der durch die elektrische Maschine aufzubringenden Bremsleistung; und

Fig. 4 bis Fig. 7 verschiedene Parameter als Funktion des Drehwinkels der Handbremse.

In Fig. 1 ist schematisch der Betätigungshebel 1 einer als Handbremseinrichtung ausgebildeten Feststellbremseinrichtung 30 dargestellt. Der Betätigungshebel 1 ist um eine Drehachse 2 drehbar gelagert, an der ein Sensor 3 angebracht ist, der den Drehwinkel α des Betätigungshebels 1 feststellen kann. Dieser Sensor 3 wird von einem Steuergerät 4 ausgelesen, in dem das Programm zur Steuerung der Bremsenergierückgewinnung abgelegt ist. Das Steuergerät 4 wirkt über einen Umrichter 5 auf eine elektrische Maschine 6, die mit den Rädern des Fahrzeuges 7 über einen Antriebsstrang 10 mechanisch gekoppelt ist. Die Einrichtung der Feststellbremse 8 ist über ein übertragungsmittel 9, beispielsweise ein Seil oder eine Stange, mit dem Betätigungshebel 1 der Handbremseinrichtung verbunden.

Der Betätigungshebel 1 hat - ausgehend von seiner Ruhelage - einen definierbaren Leerwinkel α ₂ - αi, innerhalb dem die mechanische Feststellbremse keine Wirkung hat. Dabei ist der erste Winkel αi derjenige Winkel, bei dem das elektrische Bremsmoment aktiviert wird. Dieser erste Winkel αi kann auch null sein. Beim zweiten Winkel α ₂ spricht die mechanische Feststellbremse 8 an. Im gesamten Winkelbereich wird die genaue Stellung des Betätigungshebels 1 vom Sensor 3 vermessen und diese Größe an das Steuergerät 4 weitergeleitet. In Abhängigkeit des Drehwinkels α, der Spannung U _Ba t des elektrischen Speichers 11 und der Fahrzeuggeschwindigkeit wird ein Sollwert für ein durch die elektrische Maschine 6 aufzubringendes Bremsmoment errechnet.

In Fig. 2 ist der Ablauf des Verfahrens zur Bestimmung des Drehwinkels α schematisch dargestellt. Nach Einschalten der Zündung 20 wird in Schritten 21, 22 der aktuelle Rohwert α _RA w des Winkels α, sowie der bisher aufgetretene Winkel α _Mιn eingelesen. Dabei wird stetig überprüft, ob der aktuelle eingelesene Rohwert (X _RAW kleiner ist als der bisher aufgetretene minimale Winkelwert α _M iN- Ist der Rohwert α _RA w kleiner als der minimale Winkelwert α _M iN (Fall "Y"), so wird der minimale Winkelwert α _M iN auf den neu eingelesenen Wert gesetzt. Der aktuelle Winkelwert ergibt sich als Differenz zwischen dem eingelesenen und dem minimalen Winkelwert.

Die Fig. 3 beschreibt die Berechnung der durch die elektrische Maschine 6 aufzubringenden Bremsleistung. Der Algorithmus wird für einen Winkelwert α aktiviert, der größer ist, als ein applizierbarer Wert (X _START - Die Bremsleistung P errechnet sich als Produkt der Parameter Pi, P ₂ , P3, P ₄ , die ihrerseits Funktionen sind und qualitativ so wie in den Fig. 4 bis 7 dargestellt ist, aufgebaut sind. Die Funktionen sind als programmierbare und kalibrierbare Kennlinien abgelegt. Dabei ist der Parameter P ₁ eine Funktion des Winkels α, der Parameter P ₂ eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit V _FZG - Der Parameter P ₃ stellt die Abhängigkeit von der Batteriespannung U _Ba t dar. Diese Kennlinie ist so einzustellen, dass die Bremsleistung der elektrischen Maschine 6 spätestens bei maximal erlaubtem Ladungsinhalt SOC _MAX abgeregelt ist, um eine Schädigung des elektrischen Speichers 11 zu vermeiden.

Der Parameter P ₄ erlaubt einen rampenförmigen Einsatz der Bremskraft in Abhängigkeit der Zeit t zu Optimierung der Fahrbarkeit.

Die errechnete Bremskraft bzw. Bremsleistung P wird danach über einen kalibrierbaren Wert P _MAX begrenzt.