DE10162362A1

DE10162362A1 - Drehmomentsteuerungsstratgie für eine regenerative Bremsung bei einem Fahrzeug mit Elektroantrieb

Info

Publication number: DE10162362A1
Application number: DE10162362A
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Hashiba; Masato Yoshino; Dale Scott Crombez; Jack H Xu; Kenneth James Farkas; Kerry Grand
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2002-07-11
Also published as: GB2372082B; GB0130006D0; GB2372082A; GB0130060D0; JP2002291102A; US20020116101A1; CA2365979A1

Abstract

Bei einem Verfahren zum Managment der Nutzbremsung eines Kraftfahrzeuges mittels Drehmomentsteuerung sowie einer Steuerung und einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahren verarbeitet ein erster Prozessor (12) Gasanforderungsdaten (20) und Daten für die Drehmomentmodifikation (40) aus einem zweiten Prozessor (14), um Daten für die Motordrehmomentanforderung zur Steuerung des Drehmoments einer Rotationselektromaschine bereitzustellen. Der zweite Prozessor (14) verarbeitet Bremsanforderungsdaten (26), die Gasanforderungsdaten und Betriebsdaten aus zumindest einer Betriebsdatenquelle, um Daten für das Reibungsbremsmoment (30) und die Daten für die Drehmomentmodifikation für den ersten Prozessor bereitzustellen. Die beiden Prozessoren interagieren bei der Datenverarbeitung in einer Weise, dass, wenn die Betriebsdaten aus der zumindest einen Betriebsdatenquelle eine Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments nicht erfordern, die von dem zweiten Prozessor an den ersten Prozessor übermittelten Daten für die Drehmomentmodifikation mit den Daten für die Bremsmomentanforderung übereinstimmen und eine Betätigung der Reibungsbremsen nicht veranlasst wird. Wenn die Betriebsdaten aus der Betriebsdatenquelle dagegen eine gewisse Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments erfordern, wird der Betrag der Begrenzung von den Daten für die Drehmomentmodifikation subtrahiert, so dass die Daten für das Reibungsbremsmoment mit diesem Betrag der Begrenzung übereinstimmen, um entsprechend ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Elektrofahrzeuge bzw. teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge, insbesondere ein Verfahren zum Management einer Nutzbremsung bei derarti gen Fahrzeugen mittels einer Drehmomentsteuerung.

Ein Kraftfahrzeug kann ein oder mehrere elektronische Module aufweisen, die verschiedene Aspekte des Antriebsstrangbe triebes steuern. Bei bestimmten Fahrzeugen ist eine Rota tionselektromaschine im Antriebsstrang zur Kraftübertragung vorgesehen. Ein Fahrzeug, welches eine derartige elektrische Maschine als alleinige Antriebskraft nutzt, wird im Allge meinen als Elektrofahrzeug bezeichnet. In derartigen Elek trofahrzeugen sind Batterien oder Brennstoffzellen die typi schen Stromversorgungsquellen für die elektrische Maschine. Fahrzeuge mit einer elektrischen Maschine in Verbindung mit einer weiteren Antriebskraft, beispielsweise einem Verbren nungsmotor, werden als teilweise elektrisch angetriebene Fahrzeuge oder Hybridelektrofahrzeuge bezeichnet.

Ein elektronisches Modul, das bestimmte Daten zur Steuerung verschiedener Aspekte des Antriebsstrangbetriebes verarbei tet, wird häufig als Antriebsstrangsteuermodul (PCM = power train control module) bezeichnet. Beispielsweise kann der Betrieb einer Rotationselektromaschine mittels eines derar tigen Antriebsstrangsteuermoduls (PCM) gesteuert werden. Da bei wird die elektrische Maschine zeitweise als Motor be trieben, der einen positiven Drehmomentanteil zu dem Drehmo ment des Antriebsstrangs liefert. Andererseits kann die elektrische Maschine auch als Generator arbeiten, welcher einen negativen Anteil am Drehmoment des Antriebsstrangs aufweist. Ein positiver Beitrag der elektrischen Maschine zum Drehmoment kann als Traktionsmoment genutzt werden, wel ches über einen Antriebsstrang des Fahrzeugs auf zumindest einige der Räder übertragen wird, um auf diese Weise das Fahrzeug anzutreiben. Ein negativer Drehmomentanteil der elektrischen Maschine kann dazu verwendet werden, den An triebsstrang mit einem Bremsmoment zu belasten, um das Fahr zeug abzubremsen. In einem Hybridelektrofahrzeug können die positiven und negativen Drehmomentanteile aus der elektri schen Maschine zusätzlich dazu verwendet werden, Drehmoment schwankungen aufgrund von Verbrennungsvorgängen in einem an geschlossenen Verbrennungsmotor zu glätten bzw. auszuglei chen.

Wenn eine elektrische Maschine den Antriebsstrang zum Ab bremsen des Fahrzeugs mit einem Bremsmoment belastet, wird diese als elektrischer Generator betrieben. Die erzeugte Elektrizität kann in vorteilhafter Weise zur Regeneration eines elektrischen Stromversorgungsgerätes herangezogen wer den, beispielsweise zur Regeneration einer Batterie oder ei ne Brennstoffzelle. Daher wird eine derartige Bremsung im Allgemeinen als Nutzbremsung bzw. als regenerative Bremsung (manchmal abgekürzt als "regen.") bezeichnet. Ein Fahrzeug mit der Fähigkeit zur Nutzbremsung ist aufgrund der zusätz lich vorhandenen Betriebsbremsen des Fahrzeugs typischerwei se nicht ausschließlich auf eine derartige Bremsung angewie sen. Während durch die Nutzbremsung eine gewisse Rückgewin nung von Energie ermöglicht wird, ist es zu gewissen Zeit punkten unvorteilhaft bzw. unmöglich, eine Nutzbremsung durchzuführen. So kann beispielsweise der Ladezustand (SOC = state of charge) einer Batterie oder eines Batteriesatzes dergestalt sein, dass zurückgewonnene elektrische Energie aus der elektrischen Maschine weder ganz noch teilweise der Batterie oder dem Batteriesatz zugeführt werden sollte. Es werden somit Ersatzbremsmittel (alternate braking means) be nötigt, wenn kein geeigneter Verbraucher für diesen elektri schen Strom vorhanden ist.

Sowohl bei Elektrofahrzeugen als auch bei teilweise elek trisch angetriebenen Fahrzeugen werden folglich nach wie vor verschiedene Arten mechanischer Bremsen eingesetzt, wie bei spielsweise Reibungsbremsen an jedem einzelnen Rad. Mechani sche Reibungsbremsen können dabei hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betrieben werden. Es ist bekannt, eine elek tronische Bremssteuerung oder eine Bremssteuereinheit (BCU = brake control unit) zu verwenden, um bei einen gewünschten Bremsvorgang die relativen Anteile zwischen Nutzbremsung und Reibungsbremsung festzulegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Management der Nutzbremsung eines Fahrzeugs bzw. ein ent sprechend ausgebildetes Kraftfahrzeug zu schaffen, bei dem ein unerwünschtes Abrufen einer Nutzbremsung zu gewissen un vorteilhaften Zeitpunkten vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1, ein Kraftfahrzeug nach Patentanspruch 3 und eine Steuerung nach Patentanspruch 7 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Gegenständen der jeweiligen Unteransprüche.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Manage ment der Nutzbremsung mittels Drehmomentsteuerung, welches durch neuartige interne Wechselbeziehungen zwischen einem Antriebsstrangsteuermodul (PCM) und einer Bremssteuereinheit (BCU) gekennzeichnet ist.

Die erfinderische Lösung bietet dabei folgende Vorteile:
Die erfindungsgemäße Regelung zeichnet sich durch eine inhä rente Fähigkeit aus, auf unterschiedliche Ereignisse während des Fahrzeugbetriebs in geeigneter Weise zu reagieren, wie beispielsweise auf eine gleichzeitige bzw. doppelte Betäti gung der Pedale (two-pedaling), auf ein Zurückrollen (roll back), auf unterschiedliche Traktionsvorgänge oder Gangwahl umkehrungen (gear selection reversals). Weiterhin wird er findungsgemäß eine gleichmäßigere Reaktionen auf die Betäti gung von Brems- und Gaspedal sowie ein verbessertes Fahrer gefühl erreicht, was zu verbesserten Fahreigenschaften (dri vability) des Fahrzeugs beiträgt. Weiterhin wird eine effi ziente Energierückgewinnung und eine verbesserte Fehler anzeige sowie ein besseres Fehlermanagement ermöglicht.

Die interne Wechselbeziehung zwischen dem PCM und der BCU führt zu einer Teilung bzw. einer Koordination der Drehmo mentsteuerung zwischen diesen beiden Modulen. Dies soll ver hindern, dass die BCU die alleinige direkte Steuerung des Drehmoments des Antriebsstrangs durchführt und das PCM die alleinige direkte Steuerung des Bremsmoments übernimmt. Es ist weiterhin beabsichtigt, dass die erfinderische Lösung die Herstellung in Massenproduktion ökonomischer gestalten kann, da jede BCU/PCM-Einrichtung individuell an unter schiedliche elektrische oder teilweise elektrisch angetrie bene Fahrzeuge angepasst werden kann.

Ein grundsätzlicher Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraft fahrzeug mit auf einer Straße abrollenden Rädern, Reibungs bremsen zum Ausüben eines Reibungsbremsmoments auf die Räder und einem Antriebsaggregat, welches eine Rotationselektroma schine umfasst, welche über einen Antriebsstrang wirksam mit den Rädern gekoppelt ist und welche dahingehend ausgebildet ist, sowohl ein Traktionsmoment auf die Räder zu übertragen als auch die Räder mit einem Rückgewinnungsbremsmoment zu belasten. Von einer Gasanforderungsquelle werden Gasanforde rungsdaten bzw. Gasabfragedaten (throttle request data) und von einer Bremsanforderungsquelle werden Bremsanforderungs daten bzw. Bremsabfragedaten (brake request data) übermit telt. Weiterhin liefert zumindest eine Betriebsdatenquelle Betriebsdaten, die zu gewissen Zeitpunkten eine Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments erfordern. Ein erstes elek tronisches Modul umfasst einen Prozessor zur Verarbeitung der Gasanforderungsdaten aus der Gasanforderungsquelle und der Drehmomentmodifikationsdaten aus einem zweiten elektro nischen Modul, um Daten für die Anforderung des Motordrehmo ments zur Steuerung des Drehmoments der Rotationselektroma schine zu entwickeln bzw. bereitzustellen. Das zweite elek tronische Modul umfasst einen Prozessor zur Verarbeitung der Bremsanforderungsdaten aus der Bremsanforderungsquelle, der Gasanforderungsdaten und der Betriebsdaten aus der zumindest einen Betriebsdatenquelle, um Daten für das Reibungsbremsmo ment zur Steuerung des auf die Räder auszuübenden Reibungs bremsmoments und die Daten für die Drehmomentmodifikation für das erste elektronische Modul bereitzustellen. Die bei den Module interagieren bei der Datenverarbeitung in einer derartigen Weise, dass, wenn die Betriebsdaten von der zu mindest einen Betriebsdatenquelle eine Begrenzung des Rück gewinnungsbremsmoments nicht erfordern, die von dem zweiten elektronischen Modul an das erste elektronische Modul gelie ferten Daten für die Drehmomentmodifikation mit den Daten für die Bremsmomentanforderung aus der Bremsanforderungs quelle übereinstimmen und die Daten für das Reibungsbremsmo ment eine Betätigung der Reibungsbremsen nicht veranlassen. Wenn die Betriebsdaten von der zumindest einen Betriebsda tenquelle dagegen eine gewisse Begrenzung des Rückgewin nungsbremsmoments erfordern, wird der Betrag der Begrenzung von den Daten für die Drehmomentmodifikation subtrahiert und die Daten für das Reibungsbremsmoment mit diesem Begren zungsbetrag gleichgesetzt, um entsprechend diesem Betrag ei ne Betätigung der Reibungsbremsen zu bewirken.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen bei spielhaft näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsge mäßen Drehmomentsteuerung für ein Antriebsaggregat eines Fahrzeugs, einschließlich eines PCM und ei ner BCU,

Fig. 2 ein Flussdiagramm zur Darstellung des erfindungs gemäßen Verfahrens, insbesondere im Hinblick auf das PCM, wobei jedoch auch die interne Verbindung zur BCU dargestellt ist, und

Fig. 3 ein Flussdiagramm zur Darstellung eines erfin dungsgemäßen Verfahrens, insbesondere im Hinblick auf die BCU, wobei jedoch auch die interne Verbin dung zum PCM dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Drehmoment-Steuereinheit 10 für das Antriebsaggregat eines elektrischen Kraftfahrzeugs. Die Drehmoment-Steuereinheit 10 beinhaltet ein Antriebs strangsteuermodul (PCM) 12 und eine Bremssteuereinheit (BCU) 14. Es sei in diesem Zusammenhang darauf hingewiesen, dass die beschreibenden Begriffe "Steuermodul" oder "Steuer einheit" als nicht einschränkend aufzufassende Oberbegriffe zu verstehen sind. Diese Oberbegriffe benennen eine elektro nische Einheit, die eine Anordnung umfasst, welche zahlrei che elektronische Komponenten einschließt, wie beispielswei se einen Prozessor zur Verarbeitung verschiedener Eingangs daten und zur Lieferung verschiedener Ausgangsdaten, um aus gewählte Funktionen in der hier beschriebenen Weise auszu führen. Das Antriebsaggregat des Fahrzeugs umfasst eine Ro tationselektromaschine, welche sowohl als elektrischer Motor zum Antrieb des Fahrzeugs als auch als elektrischer Genera tor zum Bremsen des Fahrzeugs eingesetzt werden kann. Das Fahrzeug beinhaltet ferner ein Betriebsbremssystem zum Brem sen des Fahrzeugs durch eine Betätigung von Reibungsbremsen. Die Betätigung der Reibungsbremsen kann dabei auf jede ge eignete Weise erfolgen, beispielsweise durch Betätigung ei nes Bremspedals des Fahrzeugs durch den Fahrer zur Auslösung der Bremsen mittels elektrischer, hydraulischer oder pneuma tischer Betätigung. Ein vom Elektromotor zu den angetriebe nen Rädern führender Antriebsstrang weist ein Mehrgangge triebe auf, welches durch den Fahrer selektiv in unter schiedliche Gänge geschaltet werden kann. In dem hier be schriebenen Fahrzeug sind dies die Gänge "Parken" (P), "Rückwärts" (R), "Neutral" (N) und "Fahren" bzw. "Drive" (D). Bei einer Schaltung in den Gang "Fahren" (D) versetzt das Getriebe die elektrische Maschine in die Lage, als Motor zu arbeiten, der das Fahrzeug in Vorwärtsrichtung antreibt. Bei Schaltung in den Rückwärtsgang (R) versetzt das Getriebe die elektrische Maschine in die Lage, als Motor zu arbeiten, der das Fahrzeug in Rückwärtsrichtung antreibt. Wenn der Park- oder Neutralgang eingeschaltet ist, kann die Rotati onsbewegung von der elektrischen Maschine nicht auf die Rä der übertragen werden. Es kann jedoch entschieden werden, dass die Rotationsbewegung von den Rädern auf die elektri sche Maschine übertragen wird, während die Gänge P oder N eingelegt sind. Die Unterschiede zwischen P und N bestehen darin, dass in dem erstgenannten Gang ein Mittel zur Bloc kierung des Antriebsstranges bei einer Fahrzeuggeschwindig keit von annähernd 0 (typischerweise durch die Verwendung einer Sperrklinke) aktiviert wird, während im letztgenannten Gang die Blockierungsmittel nicht aktiviert werden. Zum An trieb des Fahrzeugs in Vorwärts- oder Rückwärtsrichtung wird eine Drosselklappe durch den Fahrer betätigt, typischerweise über ein Gaspedal.

Eingangsdaten, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch das PCM 12 verwertet werden, sind beispielsweise Anga ben über die ausgewählte Getriebestellung 16 (Gangwahl zwi schen P, R, N und D = PRND), die typischerweise vom Getriebe und/oder einem zugehörigen Schaltmechanismus zur Verfügung gestellt werden, oder Drehmomentbegrenzungsfaktoren 18. Zu derartigen Drehmomentbegrenzungsfaktoren 18 zählen bei spielsweise Faktoren, die die Aufnahme oder Abgabe elektri scher Energie hemmen können (z. B. ein hoher Ladungszustand (SOC) der Energiespeichereinrichtung, insbesondere der Bat terie), jedoch auch Faktoren, die einen Teil des Antriebs stranges hinsichtlich der Erzeugung eines Rückgewinnungs drehmoments hemmen können (d. h. Temperaturen im Antriebs strang, Batterietemperaturen, Überspannungsgrenzen etc.). Zu den Eingangsdaten zählen ferner Gasanforderungsdaten 20, die typischerweise von einem Sensor geliefert werden, wie bei spielsweise einem mit dem Gaspedal in Verbindung stehenden Gaspedalsensor für die Gaspedalstellung, sowie Daten für die Fahrzeuggeschwindigkeit 22. Der Austausch der elektronischen Daten zwischen den unterschiedlichen Einrichtungen im Fahr zeug erfolgt mittels einer Datenübertragungsbuseinrichtung, über die die Daten mit geeigneten Aktualisierungsraten über mittelt werden.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise durch die BCU 14 verwerteten Eingangsdaten umfassen Raddreh zahldaten 24, welche typischerweise von Raddrehzahlsensoren geliefert werden, sowie Bremsmomentanforderungsdaten 26. Die letztgenannten Daten können von einem beliebigen Sensor ge liefert werden, der geeignet ist, das Ausmaß zu erfassen, mit dem der Fahrer ein Bremspedal betätigt, d. h. beispiels weise ein Weg- oder Drucksensor. Zu den vom PCM 12 ausgehen den Daten zählt das Motordrehmoment 28 zur Betätigung der Rotationselektromaschine als Motor. Ein weiterer Datenaus gang der BCU 14 steuert das Reibungsbremsmoment 30 zur Betä tigung der Reibungsbremsen.

Zu den Ausgangsdaten, die von dem PCM 12 an die BCU 14 ge liefert werden, zählen Daten 32 zur Unterscheidung der Schaltstellung des Getriebes in P-, N- und D-Gänge (P, N und D werden als Vorwärts- bzw. Fahrgänge definiert) von der Rückwärtsgangschaltstellung (R), Daten 34 zur Identifikation der aktuellen Fahrtrichtung des Fahrzeugs (entweder vorwärts oder rückwärts), Daten 36, welche eine Grenze der Rückgewin nung (Regenerationsgrenze) definieren, und Daten 38, die mit der unter bestimmten Bedingungen durch bestimmte Drehmoment begrenzungsfaktoren veränderten Gasanforderung korrespondie ren. Darüber hinaus werden Daten 40, die eine berechnete Drehmomentmodifikation definieren, ausgehend von der BCU 14 an das PCM 12 weitergeleitet.

Das Abbremsen des Fahrzeugs kann entweder durch eine Betäti gung der Reibungsbremsen an den jeweiligen mit der Straße in Kontakt stehenden Rädern oder durch eine Nutzbremsung erfol gen. Bei der Nutz- bzw. Rückgewinnungsbremsung wird die ki netische Energie des sich bewegenden Fahrzeugs verwendet, um die elektrische Maschine des Antriebsaggregats als elektri schen Generator zu betreiben.

Eine Beschleunigung des Fahrzeugs wird durch Betätigung des Gaspedals des Fahrzeugs angefordert. Der Sensor für die Gas pedalstellung überwacht das Ausmaß der Gaspedalbetätigung und erzeugt daraus die Gasanforderungsdaten 20. Diese Anfor derung kann entweder ein Drehmoment, welches das Fahrzeug beschleunigt, oder ein Bremsmoment, welches das Fahrzeug verlangsamt, darstellen. Gasanforderung und Beschleunigungs anforderung werden hierbei als gleichbedeutend angesehen.

Eine das Fahrzeug verlangsamende Gasanforderung kann bei ge wissen Geschwindigkeiten und Drosselklappenstellungen bei oder in der Nähe einer angehobenen Drosselklappe (lift throttle) erzeugt werden und ein Verlangsamungsmoment bei angehobener Drosselklappe simulieren, welches in einem Fahr zeug mit einem herkömmlichen Verbrennungsmotor und Getriebe in einer derartigen Situation auftreten würde. Dieses Ver langsamungsmoment wird auch als Kompressionsbremsmoment (compression braking torque) bezeichnet. Bei einem Fahrzeug mit einer Rotationselektromaschine wird eine derartige Kom pressionsbremsung als Rückgewinnungskompressionsbremsung ausgeführt.

Das PCM 12 steuert das durch das Antriebsaggregat des Fahr zeugs entwickelte Drehmoment des Antriebsstrangs, in diesem Beispiel das durch die als Elektromotor arbeitende Rota tionselektromaschine entwickelte Motordrehmoment. Der An triebsstrang des Fahrzeugs umfasst einen Antriebsstrang, durch den Drehmoment auf die mit der Straße in Kontakt ste henden Räder des Fahrzeugs übertragen wird, wobei das Dreh moment durch eine Kontrolle des Antriebsaggregats durch das PCM bestimmt wird. Das ausgeübte Drehmoment stellt eine al gebraische Addition des Antriebsdrehmoments (ein positives Drehmoment), des Rückgewinnungsbremsmoments (ein negatives Drehmoment) und des Kompressionsbremsmoments (ein negatives Drehmoment) dar. Als Nutzbremsung wird jede Form der auf den Antriebsstrang ausgeübten Bremskraft bezeichnet, durch die kinetische Energie vom Antriebsstrang zur unmittelbaren an derweitigen Verwendung oder zur späteren Verwendung auf ei nem beliebigen Weg durch zeitweise Speicherung von aus der Bremskraft gewonnener Energie in einem geeigneten bordinter nen Speichermedium zurückgewonnen wird.

Das PCM 12 übt die Kontrolle über das Drehmoment des An triebsstranges aus. Obwohl die BCU 14 eine Modifikation die ses Drehmoments durch die an die PCM 12 übermittelten Daten für die Drehmomentmodifikation 40 anfordern kann, sind alle abgefragten Daten zur Drehmomentmodifikation 40 abhängig von den Werten der Daten, die das PCM 12 selbst an die BCU 14 liefert. Zu diesen Daten zählen die Daten für die Regenera tionsgrenze (Regen.-Grenze) 36 und die Gasanforderungsda ten 38. Das PCM 12 wird in keinem Fall abgefragte Daten für die Drehmomentmodifikation 40 verarbeiten, wenn das Modul feststellt, dass eine Verarbeitung derartiger Daten für die Drehmomentmodifikationsabfrage - angesichts der gegenwärtig maßgebenden Werte aller Daten, die das PCM 12 zur Steuerung des Antriebsstrangs verarbeitet - nicht ratsam wäre.

In gleicher Weise behält die BCU 14 die Kontrolle über das Reibungsbremsmoment. Obwohl dabei das PCM 12 für verschiede ne Wertekombinationen der von dieser berechneten Daten für die Regenerationsgrenze 36 und die Gasanforderungsdaten 38 die BCU 14 veranlassen kann, ihrerseits ein Reibungsbremsmo ment zu veranlassen, verarbeitet die BCU 14 dann keine Daten für die Reibungsbremsmomentanforderung, wenn diese fest stellt, dass die Verarbeitung derartiger Bremsmomentanforde rungsdaten angesichts der gegenwärtigen maßgebenden Werte aller Daten, welche die BCU 14 zur Steuerung der Reibungs bremsen verarbeitet, nicht ratsam wäre.

Die Übertragung von Daten zwischen PCM 12 und BCU 14 kann mittels geeigneter Medien, wie beispielsweise einer Daten übertragungsbuseinrichtung, erfolgen. Hierzu ist anzumerken, dass auch die Daten aus allen übrigen relevanten Quellen dem PCM 12 und der BCU 14 über eine derartige Datenverbindung zur Verfügung gestellt werden können, auch wenn dies nicht ausdrücklich in den Zeichnungen dargestellt ist.

Fig. 2 zeigt verschiedene Schritte der Datenverarbeitung durch das PCM 12. Es handelt sich hierbei zunächst um einen Schritt 42, in dem das PCM 12 die Information über den im Getriebe eingelegten Gang 16 (P, R, N oder D) erhält. In Schritt 44 erhält das PCM 12 Drehmomentbegrenzungsfakto ren 18. In Schritt 46 erhält das PCM 12 Informationen hin sichtlich der Gasanforderung 20 und in Schritt 48 Informa tionen zur Fahrzeuggeschwindigkeit 22.

Das PCM 12 führt dabei unter Verwendung der aufgenommenen Daten zahlreiche Rechenschritte durch, wie im Folgenden dar gestellt. In Schritt 50 wird die Richtung berechnet, d. h. entweder vorwärts oder nicht vorwärts, in der das Fahrzeug durch das Antriebsaggregat mit dem jeweils eingelegten Gang des Getriebes bewegt wird. Das Ergebnis der Berechnung ist das Datensignal 32. In Schritt 52 werden die Daten für die Regenerationsgrenze berechnet, wobei das Resultat dieser Be rechnung ein Datensignal 36 ist. In Schritt 54 werden die Gasanforderungsdaten in Abhängigkeit von der Position des Gaspedals berechnet, wobei das Ergebnis innerhalb des PCM 12 weiter verarbeitet wird. In Schritt 56 werden die Daten 34 berechnet, welche die gegenwärtige Richtung der Fahrzeugbe wegung (entweder vorwärts oder nicht vorwärts) definieren. Diese Daten werden über den Datenübertragungsbus des Fahr zeugs übermittelt und durch das PCM 12 weiterverarbeitet.

In Schritt 58 werden die Drehmomentanforderungsdaten aus Schritt 54 und die Daten für die Drehmomentbegrenzungsfakto ren aus Schritt 44 in einer Weise verarbeitet, dass die Drehmomentanforderung durch das Gaspedal unter derartigen Umständen modifiziert wird, unter denen eine Begrenzung der Gasanforderung durch die Drehmomentbegrenzungsfaktoren rat sam erscheint. Folglich kann Schritt 58 zu einer Abschwä chung des gegenwärtigen Antriebsmoments des Motors gegenüber dem durch das Gaspedal abgefragten Drehmoment führen. Dies erfolgt in Situationen, in denen Faktoren wie Stromquellen grenzen (beispielsweise Ladungszustand (SOC) der Batterie), Temperatur, Fahrzeuggeschwindigkeit od. dgl. anzeigen, dass das Antriebsaggregat kein oberhalb einer Grenze liegendes Motordrehmoment entwickeln kann bzw. sollte. Das Ergebnis aus Schritt 58 sind die Gasanforderungsdaten 38. Es ist hierzu anzumerken, dass die Gasanforderungsdaten 38 die Da ten für die Regenerationsgrenze 36 überschreiten können, wenn eine zusätzliche Verarbeitung von Gasanforderungsda ten 38 durchgeführt wird. Schritt 60 zeigt, dass die Ergeb nisse der Berechnungsschritte 50, 52, 56 und 58 über den Da tenübertragungsbus oder eine Datenverbindung weitergeleitet werden, wo diese der BCU 14 zur Verfügung gestellt werden.

Das PCM 12 führt eine zusätzliche Verarbeitung der Daten aus Schritt 58 durch, bevor die Daten für das Motordrehmoment 28 berechnet und an eine elektrische Steuerschaltung übermit telt werden, die mit der Rotationselektromaschine verbunden ist. Diese Datenverarbeitung erlaubt eine Berücksichtigung der Daten für die Drehmomentmodifikation 40 aus der BCU 14, bevor eine Auswirkung der Motordrehmomentdaten 28 auf das Antriebsaggregat zugelassen wird. Diese zusätzliche Daten verarbeitung wird weiter unten im Anschluss an die Beschrei bung zu Fig. 3 (d. h. im Anschluss an die Beschreibung der Datenverarbeitung durch die BCU 14) näher beschrieben.

Fig. 3 zeigt in Schritt 62 die Aufnahme der durch das PCM 12 in Schritt 60 übermittelten Daten durch die BCU 14. In Schritt 64 erhält die BCU 14 die Daten bezüglich der Be tätigung des Bremspedals. In Schritt 66 werden diese Daten durch die BCU 14 verarbeitet, um eine entsprechende Bremsmo mentanforderung zu berechnen. In Schritt 68 werden die Daten für die Bremsmomentanforderung aus Schritt 66 algebraisch mit den Gasanforderungsdaten 38 aus dem PCM 12 addiert. Fahrtrichtung und PRND-Richtung können in Schritt 68 verwen det werden, um sicherzustellen, dass die Drehmomentsignale der Gasanforderung und Bremsmomentanforderung hinreichend in der Berechnung berücksichtigt wurden. In Schritt 70 wird die gesamte Drehmomentanforderung mit den Daten für die Regene rationsgrenze 36 aus dem PCM 12 verglichen und die Begren zung der gesamten Drehmomentanforderung veranlasst, falls die gesamte Drehmomentanforderung die Regenerationsgrenze überschreiten sollte.

In Schritt 72 empfängt auch die BCU 14 Daten vom Raddreh zahlsensor. Die BCU 14 verarbeitet diese Daten, die Fahrt richtungsdaten und die - möglicherweise durch die Daten für die Regenerationsgrenze begrenzten - Gasanforderungsdaten, um die gewünschten Daten für das Reibungsbremsmoment (Schritt 74) und die Daten für die Drehmomentmodifikation (Schritt 76) zu berechnen. Das Ergebnis der Berechnung der gewünschten Daten für das Reibungsbremsmoment aus Schritt 74 wird zur Ausübung eines entsprechenden Bremsmoments auf die Reibungsbremsen verwendet (Schritt 78). Diese Daten für das Reibungsbremsmoment 30 entsprechen dem Bremsmoment, das über die Daten für die Regenerationsgrenze 36 hinausgeht und nicht durch den Antriebsstrang erzeugt werden kann. Die Da ten für die Drehmomentmodifikation 40 aus Schritt 76 werden an den Datenübertragungsbus übertragen (Schritt 80) und re präsentieren die Änderung bzw. Modifikation der Gasanforde rungsdaten 38, die erforderlich ist, um letztendlich geeig nete Daten für das Motordrehmoment 28 zu generieren.

Das PCM 12 erhält die übertragenen Daten in Schritt 82 ( Fig. 2) und verarbeitet die Daten aus Schritt 58 mit einer Zeitverzögerung (Schritt 84). Diese Zeitverzögerung berück sichtigt die Verarbeitungszeit der BCU 14 zur Verarbeitung der vom PCM 12 erhaltenen Daten, die Zeit für die Bereit stellung und Übermittlung der Daten für die Drehmomentmodi fikation 40 und die Verarbeitungsdauer für die Daten der Drehmomentmodifikation 40 (Schritt 86). Die Berechnung der sich aus Schritt 86 ergebenden Daten wird mit den Daten für die Begrenzung des Motordrehmoments verglichen (Schritt 88), im Hinblick auf diese Grenzen in geeigneter Weise korrigiert (Schritt 90) und dann an die Rotationselektromaschine des Antriebsaggregats übermittelt (Schritt 92).

Aus der vorangehenden Beschreibung wird verständlich, dass das PCM 12 u. a. die eingehenden Daten 16, 18, 20 und 22 (Fig. 1) verarbeitet, um u. a. die Ausgangsdaten 32, 34, 36 und 38 zu erzeugen. Diese Ausgangsdaten werden dann durch die BCU 14 in Verknüpfung mit den Bremsmomentanforderungsda ten 26 verarbeitet. Die BCU 14 berechnet die gesamte Drehmo mentanforderung an den Rädern durch algebraische Addition der Bremsmomentanforderungsdaten 26 und der Gasanforderungs daten 38. Die nächste Aufgabe der BCU 14 ist die Bereitstel lung der Daten für die Drehmomentmodifikation 40 zur Verwen dung durch das PCM 12 und der Daten für das Reibungsdrehmo ment 30 zur Betätigung der Reibungsbremsen. Dabei wird si chergestellt, dass diese Daten zu den relevanten Drehmoment begrenzungsfaktoren passen, die eine Begrenzung des Ausmaßes der abzurufenden Nutzbremsung erfordern können.

Solange die Drehmomentbegrenzungsfaktoren eine Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments nicht erfordern, stimmen die von der BCU 14 an das PCM 12 gelieferten Daten für die Drehmomentmodifikation 40 mit den Daten für die Bremsmoment anforderung 26 vom Bremspedalsensor überein und die Rei bungsbremsen werden nicht betätigt. Der Betrag der Begren zung des Rückgewinnungsbremsmoments wird bis zu dem Ausmaß, in dem die Drehmomentbegrenzungsfaktoren eine Begrenzung er fordern, von dem Wert subtrahiert, der ansonsten den Wert der Daten für die Drehmomentmodifikation 40 darstellen wür de. Dieser Betrag der Begrenzung findet sich in den Daten für das Reibungsbremsmoment 30 wieder, um eine diesem Betrag entsprechende Betätigung der Reibungsbremsen zu bewirken. Folglich ist das gesamte, durch die Rotationselektromaschine und die Reibungsbremsen erzeugte Drehmoment zu jeder gegebe nen Zeit gleich dem gesamten, durch den Fahrer mittels des Brems- und Gaspedals abgefragten Drehmoment. Dabei wird gleichzeitig das Rückgewinnungsbremsmoment bis an die Gren zen der Nutzbremsung aufrechterhalten.

Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die entsprechende Steuerung und das Kraftfahrzeug stellen somit einen effekti ven und effizienten Weg zur Verbesserung des Betriebs von elektrischen Fahrzeugen und Hybridelektrofahrzeugen bereit.

Bezugszeichenliste

10

Drehmoment-Steuereinheit

12

Antriebsstrangsteuermodul (PCM) mit Prozessor

14

Bremssteuereinheit (BCU) mit Prozessor

16

PRND-Daten

18

Drehmomentbegrenzungsfaktoren

20

Gasanforderungsdaten

22

Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten

24

Raddrehzahldaten

26

Bremsmomentanforderungsdaten

28

Motordrehmomentdaten

30

Reibungsbremsmomentdaten

32

PRND-Richtungs-Daten

34

Fahrtrichtungsdaten

36

Regenerationsgrenzdaten

38

Gasanforderungsdaten

40

Drehmomentmodifikationsdaten

42-92

Verfahrensschritte

Claims

1. Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeuges, mit:
Rädern, die mit einer Straße in Kontakt stehen,
Reibungsbremsen zum Ausüben eines Reibungsbremsmo ments auf die Räder,
einem Antriebsaggregat, welches eine Rotations elektromaschine umfasst, welche über einen An triebsstrang operativ mit den Rädern gekoppelt ist, und welche in der Lage ist, sowohl ein Trak tionsmoment auf die Räder zu übertragen als auch die Räder mit einem Rückgewinnungsbremsmoment zu belasten,
einer Gasanforderungsquelle,
einer Bremsanforderungsquelle,
zumindest einer Betriebsdatenquelle, welche Be triebsdaten liefert, die zu gewissen Zeitpunkten eine Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments er fordern,
gekennzeichnet durch
eine Verarbeitung in einem ersten Prozessor (12) von Daten für die Fahrzeuggeschwindigkeit (22), Gasanforderungsdaten (20) aus der Gasanforderungs quelle und Daten für die Drehmomentmodifikati on (40) aus einem zweiten Prozessor (14) verarbei tet werden, um Daten für die Anforderung des Mo tordrehmoments (28) zur Steuerung des Drehmoments der Rotationselektromaschine bereitzustellen;
eine Verarbeitung in dem zweiten Prozessor (14) von Raddrehzahldaten (24), Bremsmomentanforde rungsdaten (26) aus der Bremsanforderungsquelle, Gasanforderungsdaten (38) und Betriebsdaten aus der zumindest einen Betriebsdatenquelle, um Daten für das Reibungsbremsmoment (30) zur Steuerung des auf die Räder ausgeübten Reibungsbremsmoments und die Daten für die Drehmomentmodifikation (40) für den ersten Prozessor (12) bereitzustellen, wobei
die Verarbeitung der Daten durch die jeweiligen Prozessoren (12, 14) in einer Weise miteinander verknüpft ist, dass, wenn die Betriebsdaten aus der zumindest einen Betriebsdatenquelle eine Be grenzung des Rückgewinnungsbremsmoments nicht er fordern, die von dem zweiten Prozessor (14) an den ersten Prozessor (12) gelieferten Daten für die Drehmomentmodifikation (40) mit den Daten für die Bremsmomentanforderung (26) aus der Bremsanforde rungsquelle übereinstimmen und die Daten für das Reibungsbremsmoment (30) die Betätigung der Rei bungsbremsen nicht veranlassen, und wobei
die Verarbeitung der Daten durch die jeweiligen Prozessoren (12, 14) in einer Weise miteinander verknüpft ist, dass, wenn die Betriebsdaten aus der zumindest einen Betriebsdatenquelle eine ge wisse Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments erfordern, der Betrag der Begrenzung von den Daten für die Drehmomentmodifikation (40) subtrahiert wird und die Daten für das Reibungsbremsmo ment (30) mit diesem Betrag der Begrenzung über einstimmen, um entsprechend diesem Betrag eine Be tätigung der Reibungsbremsen zu bewirken.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Prozessor (12, 14) weiterhin Fahrtrichtungsda ten (34) verarbeitet, welche die Fahrtrichtung des Fahr zeugs und die Daten der Getriebeschaltung (PRND-Daten, 16) definieren, wobei für die jeweilige Bereitstellung der Daten für die Anforderung des Motordrehmoments (28) und der Drehmomentmodifikationsdaten (40) zwischen einer Vorwärts- und einer Nicht-Vorwärts-Getriebeeinstellung unterschieden wird.

3. Kraftfahrzeug, mit
Rädern, die in Kontakt mit einer Straße stehen,
Reibungsbremsen zum Ausüben eines Reibungsbremsmo ments auf die Räder,
einem Antriebsaggregat, welches eine Rotations elektromaschine umfasst, welche über einen An triebsstrang operativ mit den Rädern gekoppelt ist, und welche in der Lage ist, sowohl ein Trak tionsmoment auf die Räder zu übertragen als auch die Räder mit einem Rückgewinnungsbremsmoment zu belasten,
einer Gasanforderungsquelle,
einer Bremsanforderungsquelle,
gekennzeichnet durch
zumindest eine Betriebsdatenquelle, welche Be triebsdaten liefert, die zu gewissen Zeitpunkten eine Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments er fordern,
ein erstes elektronisches Modul (12) mit einem Prozessor zur Verarbeitung von Fahrzeuggeschwin digkeitsdaten (22), von Gasanforderungsdaten (20) aus der Gasanforderungsquelle und von Drehmoment modifikationsdaten (40) aus einem zweiten elektro nischen Modul (14), um Daten für die Anforderung des Motordrehmoments (28) zur Steuerung des Dreh moments der Rotationselektromaschine bereitzustel len,
das zweite elektronische Modul (14), aufweisend einen Prozessor zur Verarbeitung von Raddreh zahldaten (24), von Bremsmomentanforderungsda ten (26) aus der Bremsanforderungsquelle, von Gasanforderungsdaten (38) und von Betriebsdaten aus der zumindest einen Betriebsdatenquelle, um Daten für das Reibungsbremsmoment (30) zur Steue rung des auf die Räder ausgeübten Reibungsbremsmo ments und die Daten für die Drehmomentmodifikati on (40) für das erste elektronische Modul (12) be reitzustellen,
eine Interaktion der beiden Module (12, 14) bei der Datenverarbeitung in einer derartigen Weise, dass, wenn die Betriebsdaten aus der zumindest ei nen Betriebsdatenquelle eine Begrenzung des Rück gewinnungsbremsmoments nicht erfordern, die von dem zweiten elektronischen Modul (14) an das erste elektronische Modul (12) gelieferten Daten für die Drehmomentmodifikation (40) mit den Daten für die Bremsmomentanforderung (26) aus der Bremsanforde rungsquelle übereinstimmen, und die Daten für das Reibungsbremsmoment (30) keine Betätigung der Rei bungsbremsen veranlassen, und
eine Interaktion der beiden Module (12, 14) bei der Datenverarbeitung in einer derartigen Weise, dass, wenn die Betriebsdaten aus der zumindest ei nen Betriebsdatenquelle eine gewisse Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments erfordern, der Be trag der Begrenzung von den Daten für die Drehmo mentmodifikation (40) subtrahiert wird und die Da ten für das Reibungsbremsmoment (30) mit diesem Betrag der Begrenzung übereinstimmen, um entspre chend diesem Betrag eine Betätigung der Reibungs bremsen zu bewirken.

4. Kraftfahrzeug nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die zumindest eine Betriebsdatenquelle ge lieferten Betriebsdaten zu gewissen Zeitpunkten eine Be grenzung des Rückgewinnungsbremsmoments erfordern, wobei die Betriebsdatenquelle eine Datenquelle umfasst, welche Begrenzungen hinsichtlich einer bordinternen Stromquelle und eines bordinternen Stromverbrauchers für die Rota tionselektromaschine erfasst.

5. Kraftfahrzeug nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die bordinterne Stromquelle und der bordinterne Stromverbraucher eine Batterie darstellt.

6. Kraftfahrzeug nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Modul (12, 14) weiterhin Fahrtrichtungsdaten (34) verarbeitet, welche die Fahrt richtung des Fahrzeugs und die Daten der Getriebeschal tung (PRND-Daten, 16) definieren, wobei für die jeweilige Bereitstellung der Daten für die Anforderung des Mo tordrehmoments (28) und der Drehmomentmodifikationsda ten (40) zwischen einer Vorwärts- und einer Nicht-Vor wärts-Getriebestellung unterschieden wird.

7. Steuerung für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug aufweist:
4 Räder, die mit einer Straße in Kontakt stehen, Reibungsbremsen zum Ausüben eines Reibungsbremsmo ments auf die Räder,
ein Antriebsaggregat, welches eine Rotationselek tromaschine umfasst, welche über einen Antriebs strang wirksam mit den Rädern gekoppelt ist und welche in der Lage ist, sowohl ein Traktionsmoment auf die Räder zu übertragen als auch die Räder mit einem Rückgewinnungsbremsmoment zu belasten,
1 eine Gasanforderungsquelle,
eine Bremsanforderungsquelle,
zumindest eine Betriebsdatenquelle, welche Be triebsdaten liefert, die zu gewissen Zeitpunkten eine Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments er fordern,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung aufweist:
einen ersten Prozessor (12) zur Verarbeitung von Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten (22), von Gasanfor derungsdaten (20) aus der Gasanforderungsquelle und von Drehmomentmodifikationsdaten (40) aus ei nem zweiten Prozessor (14), um Daten für die An forderung des Motordrehmoments (28) zur Steuerung des Drehmoments der Rotationselektromaschine be reitzustellen,
den zweiten Prozessor (14) zur Verarbeitung von Raddrehzahldaten (24), von Bremsmomentanforde rungsdaten (26) aus der Bremsanforderungsquelle, von Gasanforderungsdaten (38) und von Betriebsda ten aus der zumindest einen Betriebsdatenquelle, um Daten für das Reibungsbremsmoment (30) zur Steuerung des auf die Räder ausgeübten Reibungs bremsmoments und die Drehmomentmodifikationsda ten (40) für den ersten Prozessor (12) bereitzu stellen,
eine Interaktion der beiden Prozessoren (12, 14) bei der Datenverarbeitung in einer derartigen Wei se, dass, wenn die Betriebsdaten aus der zumindest einen Betriebsdatenquelle eine Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments nicht erfordern, die von dem zweiten Prozessor (14) an den ersten Pro zessor (12) gelieferten Daten für die Drehmoment modifikation (40) mit den Daten für die Bremsmo mentanforderung (26) aus der Bremsanforderungs quelle übereinstimmen und die Daten für das Rei bungsbremsmoment (30) die Betätigung der Reibungs bremsen nicht veranlassen und
die Interaktion der beiden Prozessoren (12, 14) bei der Datenverarbeitung in einer Weise, dass, wenn die Betriebsdaten aus der zumindest einen Be triebsdatenquelle eine gewisse Begrenzung des Rückgewinnungsbremsmoments erfordern, der Betrag der Begrenzung von den Daten für die Drehmomentmo difikation (40) subtrahiert wird und die Daten für das Reibungsbremsmoment (30) mit diesem Betrag der Begrenzung übereinstimmen, um entsprechend diesem Betrag eine Betätigung der Reibungsbremsen zu be wirken.

8. Steuerung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die zumindest eine Betriebsdatenquelle gelie ferten Betriebsdaten zu gewissen Zeitpunkten eine Begren zung des Rückgewinnungsbremsmoments erfordern, wobei die Betriebsdatenquelle eine Datenquelle umfasst, welche Be grenzungen hinsichtlich einer bordinternen Stromquelle und eines bordinternen Stromverbrauchers für die Rotati onselektromaschine liefert.

9. Steuerung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder. Prozessor (12, 14) auch Fahrtrichtungsda ten (34) verarbeitet, welche die Fahrtrichtung des Fahr zeugs und die Daten der Getriebeschaltung (PRND-Da ten, 16) definieren, wobei für die jeweilige Bereitstel lung der Daten für die Anforderung des Motordrehmo ments (28) und der Daten für die Drehmomentmodifikati on (40) zwischen einer Vorwärts und einer Nicht-Vorwärts- Getriebestellung unterschieden wird.

10. Steuerung nach Anspruch einem der Ansprüche 7 bis 9, da durch gekennzeichnet, dass jeder Prozessor (12, 14) in einem jeweiligen Modul (12, 14) enthalten ist und die Mo dule (12, 14) über einen Datenbus miteinander verbunden sind.