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Title:
CONTROL OR REGULATING DEVICE FOR A MOTOR VEHICLE THAT IS DRIVEN BY AN ELECTRIC MOTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/017004
Kind Code:
A1
Abstract:
So that a driver used to driving a car with an internal combustion engine can have the feeling that the vehicle that he or she is driving is responding in a usual manner when the accelerator or brake pedal is released, a simulated braking torque is produced by means of controlled braking of said electric motor. In order to increase driving comfort and to save energy transported in the energy accumulator of the motor vehicle, the simulated braking torque is applied only when a minimum value is attained once the accelerator or brake pedal has been released.

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Inventors:
ALBERT MICHAEL (DE)
RECKHORN THOMAS (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/002818
Publication Date:
March 30, 2000
Filing Date:
September 06, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
ALBERT MICHAEL (DE)
RECKHORN THOMAS (DE)
International Classes:
B60L15/20; (IPC1-7): B60L15/20
Foreign References:
EP0846590A21998-06-10
DE4324010A11995-01-19
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Steuerbzw. Regelvorrichtung für ein von einem Elektro motor antreibbares Fahrzeug mit jeweils bei Loslassen des zuvor betätigten Fahrpedals bzw. des zuvor betätigten Bremspedals des Fahrzeuges durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors nach bildbarem Motorschleppmoment ; mit einer Charakteristik des Motorschleppmomentes in Ab hängigkeit von einem einer jeweiligen Motordrehzahl (n) bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit (v) zuordbaren Motorbrems strom (IB = f (n ; v)) oder dergleichen ; mit einem Einsatz des nachgebildeten Motorschleppmomentes in Abhängigkeit vom Erreichen eines Mindestwertes einer Motordrehzahlsteigerung (An) bzw. einer Fahrzeuggeschwin digkeitssteigerung (Av) nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. des Bremspedals.
2. Steuerbzw. Regelvorrichtung für ein von einem Elektro motor antreibbares Fahrzeug mit jeweils bei Loslassen des zuvor betätigten Fahrpedals bzw. des zuvor betätigten Bremspedals des Fahrzeuges durch entsprechende Ansteuerung des Elektromotors nach bildbarem Motorschleppmoment ; mit einer Charakteristik des Motorschleppmomentes in Ab hängigkeit von einem einer jeweiligen Motordrehzahl (n) bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit (v) zuordbaren Motorbrems strom (IB = f (n ; v)) oder dergleichen ; mit einem Einsatz des nachgebildeten Motorschleppmomentes in Abhängigkeit vom Erreichen eines Mindestwertes einer Motordrehzahlbeschleunigung bzw. einer Fahrzeuggeschwin digkeitsbeschleunigung nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. des Bremspedals.
3. Steuerbzw. Regelvorrichtung nach Anspruch 1 mit einer Abhängigkeit des Einsatzes des nachgebildeten Motorschleppmomentes bzw. des Mindestwertes der Drehzahl steigerung (An) bzw. der Geschwindigkeitssteigerung (Av) bzw. des Steigungsmaßes des Bremsstromes (IB) bzw. des Maximalwertes (IBmax) des Bremsstromes vom jeweiligen Ab solutwert der Motordrehzahl (no) bzw. der Fahrzeugge schwindigkeit (vo) nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. Bremspedals.
4. Steuerbzw. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 13 mit einer Charakteristik im Sinne eines erst bei einer Motormindestdrehzahl (nl) bzw. einer Fahrzeugmindestge schwindigkeit (vi) einsetzenden Motorschleppmomentes.
5. Steuerbzw. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 14 mit einer Charakteristik im Sinne eines in einem ersten Drehzahlbzw. Geschwindigkeitsbereiches (ni < n < n2), insbesondere kontinuierlich, ansteigenden und nach Errei chen eines maximalen Motorbremsstromes (IBmax) im wesent lichen konstanten Motorschleppmomentes in einem an schließenden zweiten Drehzahlbzw. Geschwindigkeitsbe reiches (vl < v < vs).
6. Steuerbzw. Regelvorrichtung nach Anspruch 5 mit einem veränderlichen Steigungsmaß des Bremsstromes (IB = f (n ; v)) in dem ersten Drehzahlbereich bzw. Ge schwindigkeitsbereich.
7. Steuerbzw. Regelvorrichtung nach Anspruch 5 und/oder 6 mit einem veränderlichen Maximalwert (IBmax) des Brems stromes (IB) in dem zweiten Drehzahlbereich bzw. Ge schwindigkeitsbereich.
8. Steuerbzw. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 17 mit einem PRegler zur Einstellung des Motorschleppmo ments in Abhängigkeit von der jeweiligen Motordrehzahl bzw. FahrzeuggeschwindigkeitsDifferenz bzw. von der je weiligen Motordrehzahlbzw. Fahrzeuggeschwindigkeitsbe schleunigung bzw. von dem jeweiligen Drehzahlbzw. Ge schwindigkeitsAbsolutwert.
9. Steuerbzw. Regelvorrichtung nach zumindest einem der Ansprüche 17 mit einem PIRegler zur Einstellung des Motorschleppmo ments in Abhängigkeit von der jeweiligen Motordrehzahl bzw. FahrzeuggeschwindigkeitsDifferenz bzw. von der je weiligen Drehzahlbzw. Geschwindigkeitsbeschleunigung bzw. von dem jeweiligen Drehzahlbzw. Geschwindigkeits Absolutwert.
Description:
Beschreibung Steuer-bzw. Regelvorrichtung für ein von einem Elektromotor antreibbares Fahrzeug Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuer-bzw. Regelvor- richtung für ein von einem Elektromotor antreibbares Fahrzeug gemäß Patentanspruch 1 ; derartige Steuervorrichtungen sind sowohl für Fahrzeuge mit einem alleinigen Elektromotorantrieb als auch für Fahrzeuge mit einem Hybrid-Antrieb vorgesehen.

Von Verbrennungsmaschinen angetriebene Fahrzeuge zeichnen sich üblicherweise u. a. dadurch aus, daß bei losgelassenem Fahrpedal bzw. Bremspedal und nicht vom Antriebsstrang durch eine Kupplung getrennter Verbrennungsmaschine beim Ausrollen aufgrund eines Motorschleppmomentes auf das Fahrzeug eine verzögernde Wirkung ausgeübt wird.

Gemäß Aufgabe vorliegender Erfindung soll ein derartiges dem Fahrzeugführer gewohntes Fahrzeugverhalten auch im Fall eines teilweisen oder alleinigen Antriebs durch den Elektromotor bei trotz minimalen Energieverbrauchs aus dem Energiespeicher des Fahrzeugs erhöhtem Fahrkomfort angeboten werden.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß durch eine Steuervorrichtung gemäß Patentanspruch 1 bzw. gemäß Patentan- spruch 2 ; vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine Steuer-bzw. Regelvor- richtung mit den beiden ersten Teilmerkmalen des Patentan- spruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 2 ist durch die DE 43 24 010 C2 bekannt.

Durch die Vorgabe eines Bremsstromes bei losgelassenem Fahr- pedal bzw. Bremspedal ist der Motorbremsstrom geschwindig- keits-bzw. drehzahlabhängig gemäß einer vorgebbaren Charak- teristik im Sinne eines dem Fahrzeugfahrer von einem Fahrzeug mit alleinigem Antrieb durch eine Verbrennungsmaschine be-

kannten Motorschleppmomentes nachbildbar, wobei zur Erhöhung des Fahrkomforts und insbesondere zusätzlichen Schonung der in dem Energiespeicher des Fahrzeuges mitgeführten Energie ein Einsatz des nachgebildeten Motorschleppmomentes vom Er- reichen eines Mindestwertes einer Motordrehzahlsteigerung bzw. einer Geschwindigkeitssteigerung oder einer Motordreh- zahlbeschleunigung bzw. Fahrzeuggeschwindigkeitsbeschleuni- gung des Fahrzeuges gegenüber einer nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. des Bremspedals jeweils vorliegenden Motor- drehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit vorgesehen ist. Durch die derartige jeweils in Anpassung an die Differenzmindest- werte neu definierbare Motorbremscharakteristik bzw. neu de- finierbaren Einsatz des Motorschleppmomentes sind diese Re- gelwerte von der nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw.

Bremspedals jeweils vorliegenden Motordrehzahl bzw. Fahrzeug- geschwindigkeit derart abhängig, daß von außen auf das Fahr- zeug einwirkende Beschleunigungs-bzw. Verzögerungskräfte, wie z. B. eine Steigung bzw. ein Gefälle der Fahrstrecke bzw. besondere Windverhältnisse oder Beschaffenheiten des Fahr- bahnbelages, die zusätzlich sich auf die Beschleunigung bzw.

Bremsung des Fahrzeuges nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. Bremspedals auswirken, in vorteilhafter Weise Berück- sichtigung finden.

Einerseits wird erfindungsgemäß also in solchen Situationen eine an sich nicht notwendige bzw. unerwünschte zusätzliche Verzögerung durch ein nachgebildetes Motorschleppmoment ver- mieden ; dies verhindert eine negative Beeinträchtigung des Fahrkomforts, da der Fahrer gegebenenfalls situationsabhängig versucht, die ungewollte zu starke Verzögerung durch eine er- neute Fahrpedalbetätigung zu kompensieren, und vermeidet insbesondere die mit der ungewollten starken Verzögerung bzw. dem nachfolgenden Beschleunigen des Fahrzeuges verbundene un- nötige Inanspruchnahme der in dem Energiespeicher des Fahr- zeuges mitgeführten Energie. Die Ausnutzung der kinetischen Energie des Fahrzeuges ohne regeneratives Bremsen wirkt sich in jedem Fall vorteilhafter auf einen geringen Energiever-

brauch des Fahrzeuges aus und erweitert somit in vorteilhaf- ter Weise die elektrische Reichweite als eine wie auch immer geartete Rekuperation der Bremsenergie, da dieser Vorgang in- folge des Wirkungsgrades beim Rückspeisen mit elektrischen Verlusten verbunden ist. Ein in diesem Sinne unerwünschtes zu starkes Abbremsen bzw. Wiederbeschleunigen wird jedoch durch die Abhängigkeit des Einsatzes des nachgebildeten Motor- schleppmomentes von einem Mindestwert einer Drehzahlsteige- rung bzw. einer Geschwindigkeitssteigerung oder einer Motor- drehzahlbeschleunigung bzw. einer Fahrzeuggeschwindigkeitsbe- schleunigung des Fahrzeuges gegenüber der beim bzw. nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. Bremspedals jeweils vorliegen- den Motordrehzahl oder Fahrzeuggeschwindigkeit in vorteilhaf- ter Weise vermieden.

Andererseits wird erfindungsgemäß durch ein nachgebildetes Motorschleppmoment ein nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw.

Bremspedals durch äußere Kräfte hervorgerufenes Beschleunigen des Fahreuges vermieden ; es kann somit generell nach dem Los- lassen des Fahrpedals bzw. des Bremspedals von außen auf das Fahrzeug einwirkenden Beschleunigungs-und Verzögerungskräf- ten entgegengewirkt werden.

Zweckmäßigerweise ist die Motorbremscharakteristik, insbeson- dere zur Vermeidung von unkontrollierten Regelschwankungen, derart gewählt, daß das Motorschleppmoment erst oberhalb ei- ner Mindestdrehzahl des Elektromotors bzw. einer Mindestge- schwindigkeit des Fahrzeuges einsetzt. Die Charakteristik des Bremsstromverlaufes in Abhängigkeit von der Drehzahl des Elektromotors bzw. der Geschwindigkeit des Fahrzeuges ist nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung derart gewählt, daß der Bremsstrom zunächst, vorzugsweise konti- nuierlich, ansteigt und nach Erreichen eines vorgebbaren ma- ximalen Motorbremsstroms im wesentlichen konstant bleibt ; das Steigungsmaß des Bremsstromes im ersten Drehzahlbereich bzw. der Absolutwert des maximalen Bremsstroms kann jedoch mittels weiterer Parameter jeweils veränderlich sein.

Die Erfindung sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Ausfüh- rungsbeispiele in der Zeichnung näher erläutert ; darin zei- gen : FIG 1 einen beispielhaften Verlauf des Motorbremsstromes zur Einstellung eines Schleppmomentes in Abhängigkeit von Motordrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit ; FIG 2 den Bremsstromeinsatz erst nach einem Mindestwert ei- ner Drehzahl-bzw. Geschwindigkeitssteigerung nach dem Loslassen des Fahrpedals ; FIG 3 den Bremsstromeinsatz erst nach einem Mindestwert einer Drehzahl-bzw. Geschwindigkeitssteigerung nach dem Loslassen des Bremspedals ; FIG 4 die Abhängigkeit des Mindestwertes der Motordrehzahl- bzw. Fahrzeuggeschwindigkeitssteigerung bzw. der Bremsstromsteigerung von der jeweiligen Drehzahl bzw.

Geschwindigkeit nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. Bremspedals ; FIG 5 in einem Blockschaltbild die Einstellung des Motor- schleppmomentes mittels eines P-Reglers ; FIG 6 in einem Blockschaltbild die Einstellung des Motor- schleppmomentes mittels eines PI-Reglers.

FIG 1 zeigt den Verlauf des Bremsstromes IB in Abhängigkeit von der Drehzahl n des Elektromotors bzw. der Fahrzeugge- schwindigkeit v beginnend bei einer Drehzahl n1 bzw. einer Fahrzeuggeschwindigkeit v1. Die Charakteristik des Brems- stroms in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n bzw. der Fahr- zeuggeschwindigkeit v ist nach einer Ausgestaltung der Erfin- dung derart gewählt, daß der Bremsstrom und damit das dadurch nachgebildete Motorschleppmoment zunächst vorzugsweise kon- tinuierlich bis zu einem maximalen Motorbremsstrom IBmax bei einer Motordrehzahl n2 bzw. einer Fahrzeuggeschwindigkeit v2 ansteigt und dann konstant verbleibt.

FIG 2 zeigt ein nachgebildetes Motorschleppmoment, bei dem ein erhöhter Fahrkomfort und eine gleichzeitige Schonung der in dem mitgeführten Fahrzeugenergiespeicher enthaltenen Ener- gie dadurch möglich ist, daß der Einsatz des Bremsstromes IB und damit der Beginn des Motorschleppmomentes erst nach einem Mindestwert für eine Differenz der Motordrehzahl An bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit Av einsetzt und damit andere nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. Bremspedals von außen auf das Fahrzeug wirkende Faktoren berücksichtigt werden. Die derart optimierte Ausnutzung der kinetischen Energie des Fahrzeuges ohne auf die Nachbildung eines Motorschleppmomentes in ge- wollten Situationen verzichten zu müssen, wird dadurch er- reicht, daß die nach dem Loslassen des Fahrpedals vorliegende Motordrehzahl no bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit vo abgespei- chert und der Einsatz des nachgebildeten Motorschleppmomentes in einen Motordrehzahlpunkt nl* bzw. Fahrzeuggeschwindig- keitspunkt v1* verschoben wird, wobei die Mindestwerte der Steigerung, d. h. die Differenzwerte An der Motordrehzahl bzw.

Av der Fahrzeuggeschwindigkeit, frei parametrierbar sind. In einem solchen Fall wird dann der maximale Bremsstrom Ismax bei einer höheren Motordrehzahl n2* bzw. höheren Fahrzeugge- schwindigkeit v2* erreicht.

In ahnlicher Weise wie zuvor anhand von FIG 2 für das Loslas- sen des Fahrpedals beschrieben, ist nach einer weiteren, an- hand von FIG 3 erläuterten Ausgestaltung der Erfindung eine dementsprechende Anpassung des Einsetzens des Motorbrems- stroms und damit des nachgebildeten Motorschleppmomentes auch beim Loslassen eines zuvor betätigten Bremspedals vorgesehen.

Dazu wird die beim Loslassen des Bremspedals jeweils vorlie- gende Motordrehzahl nos bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit voB wie- derum abgespeichert und die Motorbremscharakteristik um einen wiederum frei parametrierbaren Betrag Ana bzw. AvB zum Ein- satzpunkt n1B* bzw. V1B* mit Erreichung des maximalen Brems- stromes bei n2B* bzw. V2B* verlegt. Dadurch wird auch nach dem Loslassen des Bremspedals der zuvor in Verbindung mit dem Loslassen des Fahrpedals beschriebene erhöhte Fahrkomfort und

die gleichzeitige Schonung der mitgeführten Energie erzielt.

Der jeweilige Einsatz des nachgebildeten Motorschleppmomentes ist erfindungsgemäß in Abhängigkeit vom Erreichen eines Min- destwertes einer Motordrehzahlsteigerung bzw. einer Geschwin- digkeitssteigerung des Fahrzeuges nach dem Loslassen des Bremspedals vorgesehen.

FIG 4 zeigt eine zusätzliche Einflußnahme auf die Motorbrems- charakteristik, derart daß die Steigung des Bremsstromes IB, d. h. seine Zunahme pro Drehzahl-bzw. Geschwindigkeitsein- heit, bzw. derart daß die Mindestdrehzahlsteigerung An bzw. die Mindestgeschwindigkeitssteigerung Av bis zum Einsetzen des nachgebildeten Motorschleppmomentes in Abhängigkeit ge- stellt ist von der jeweils nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. des Bremspedals vorliegenden Motordrehzahl bzw. Fahr- zeuggeschwindigkeit. So zeigt FIG 4 im linken Teil eine stei- lere Zunahme des Bremsstromes IB und eine geringere Mindest- drehzahlsteigerung An bzw. Mindestgeschwindigkeitssteigerung Av bei einer kleineren Motordrehzahl no bzw. Fahrzeugge- schwindigkeit vo und im rechten Teil eine flachere Steige- rung des Bremsstromes sowie eine größere Mindestdrehzahlstei- gerung An bzw. Mindestgeschwindigkeitssteigerung Av bei einer höheren Motordrehzahl no bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit vo im Fall des Loslassens des Fahrpedals bzw. Bremspedals.

Nach weiteren Ausgestaltungen der Erfindung kann auch eine Veränderung des in den Zeichnungen mit konstanter Höhe ange- nommenen maximalen Bremsstromes Lamas in Abhängigkeit von der jeweiligen Motordrehzahl no bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit vo beim Loslassen des Fahrpedals bzw. Bremspedals vorgesehen sein. Als weiterer Parameter für die Festlegung der jeweili- gen Bremscharakteristik kann anstelle der nach dem Loslassen des Fahrpedals bzw. Bremspedals vorliegenden Motordrehzahl bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit auch der jeweilige Beschleungi- gungswert, d. h. die Drehzahlsteigerung bzw. Geschwindigkeits- steigerung in einer Zeiteinheit, als Grundlage vorgesehen werden.

FIG 5 ; 6 zeigen zwei Ausführungsbeispiele in schematisch dar- gestellten Blockschaltbildern zur Festlegung der Parameter des Bremsstromes IB in Abhängigkeit von der Motordrehzahl n bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit v mittels eines Proportio- nal-Reglers P mit Strombegrenzer B nach FIG 5 bzw. eines Proportional-Integral-Reglers PI mit Strombegrenzer B nach FIG 6. Die Regler P bzw. PI erhalten ihre jeweiligen Sollwerte aus der Summe der beim Loslassen des Fahrpedals bzw. Brems- pedals jeweils vorliegenden Motordrehzahl no bzw. Fahrzeug- geschwindigkeit vo und der Mindestdrehzahlsteigerung An bzw.

Mindestfahrzeuggeschwindigkeitssteigerung Av. Als Istwert wird den Reglern P bzw. PI der Absolutwert der Motordrehzahl n bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit v zugeführt. Der Ausgang der Regler P bzw. PI wird jeweils mittels eines Strombegrenzers B auf den maximalen Motorbremsstrom IBmax begrenzt. Durch die Verstärkungsfaktoren kp bzw. ki der jeweiligen Regler P bzw. PI wird das Steigungsmaß des Bremsstromes IB definiert.