DE102006019494A1

DE102006019494A1 - Bremssystem für ein Fahrzeug mit Elektromotor

Info

Publication number: DE102006019494A1
Application number: DE102006019494A
Authority: DE
Inventors: Matthias Töns
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-10-31

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem (1) für ein Fahrzeug mit Elektromotor (4) mit einer betätigbaren Bremsbetätigungseinrichtung (8), wobei das Bremssystem (1) eine mechanische Bremse (6) aufweist und wobei das Bremssystem (1) zusätzlich eine elektrische Bremse (4, 5) aufweist, wobei in Abhängigkeit von einer Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung (8) zunächst nur die elektrische Bremse (4, 5) und anschließend die mechanische Bremse (6) aktivierbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Fahrzeug mit Elektromotor mit einer betätigbaren Bremsbetätigungseinrichtung, insbesondere umfassend ein Bremspedal, wobei das Bremssystem eine mechanische Bremse aufweist, und ein Fahrzeug mit einem solchen Bremssystem.
Mechanische Bremsen sind im Stand der Technik weitläufig bekannt. Man unterscheidet etwa zwischen Backenbremsen, Trommelbremsen, Scheibenbremsen (hierzu gehören auch Keilbremsen), Bandbremsen und andere mehr. Prinzipiell dienen Bremsen zur Verringerung oder Begrenzung der Geschwindigkeit von bewegten Teilen oder Fahrzeugen. Insbesondere mechanische Bremsen funktionieren meistens durch die Umwandlung der zugeführten kinetischen (Bewegungs-)Energie über Reibung in Wärmeenergie. Eine weitere Kategorisierung der Bremsen kann nach der Art ihrer Betätigung erfolgen. Hier unterscheidet man beispielsweise zwischen einer Druckluftbremse und einer Hydraulikbremse, wobei hierdurch auf die Art der Kraftübertragung auf die mechanischen Stellelemente hingewiesen wird.
Andererseits sind elektrische oder elektromagnetische Bremsen aus dem Stand der Technik bekannt. Bei der Wirbelstrombremse etwa werden in einer abzubremsenden Scheibe elektrische Wirbelströme induziert, wodurch die Scheibe abgebremst wird. Bei einer elektromotorischen Bremse wird der Antriebsmotor beim Abbremsen als Generator verwendet. Bei Widerstandsbremsen wird der vom Generator erzeugte Strom über elektrische Widerstände in Wärme umgewandelt. Bei Elektroautos oder Hybrid-Fahrzeugen kommen zusätzlich zu mechanischen Bremsen in der Regel Generatorbremsen zum Einsatz, wobei die erzeugte Energie in einen Energiespeicher (Batterie oder Kondensator) gespeist wird (Rekuperation). Auf diese Weise kann die beim Bremsen erzeugte Energie wieder verwendet werden. Bei diesem Vorgang wird die kinetische Energie des Fahrzeugs während des Bremsens durch geeignete Maßnahmen zurückgewonnen und kann anschließend wieder für die Fahrzeugversorgung oder auch für den Fahrzeugantrieb genutzt werden. Vorteil dieser Bremsart gegenüber der mechanischen Bremse ist weiterhin die Verschleißfreiheit.
Aus Gründen der Zuverlässigkeit und Betriebssicherheit hat sich bis heute die elektrische Bremse als alleiniges Bremssystem nicht durchgesetzt, da bei einem Fehler in den elektrischen Komponenten kein Bremsen mehr möglich wäre. Deshalb wird auch bei Vorhandensein von Elektromotoren zusätzlich oder allein die übliche mechanische Bremse, im Kraftfahrzeug vorzugsweise mit zusätzlichem Bremskraftverstärker, verwendet. Im Fehlerfall (der Unterdruckpumpe oder des Bremskraftverstärkers) fällt dann lediglich die Verstärkungswirkung aus, es kann aber immer noch gebremst werden. Bremskraftverstärker sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt und sollen daher im folgenden nicht näher erläutert werden.
Es besteht bei den vorliegend betrachteten Bremssystemen elektromotorisch betriebener Fahrzeuge der Wunsch, den Wirkungsgrad des Gesamtsystems zu erhöhen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Bremssystem gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Fahrzeug gemäß Anspruch 14 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung.
Das erfindungsgemäße Bremssystem weist neben einer mechanischen Bremse zusätzlich eine elektrische Bremse auf, wobei in Abhängigkeit von einer Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung zunächst nur die elektrische Bremse und anschließend die mechanische Bremse (zusätzlich oder ausschließlich) aktivierbar ist. Durch diese Kombination von mechanischer und elektrischer Bremse läßt sich einerseits die kinetische Energie in elektrische Energie umwandeln und nutzen (elektrische Bremse), andererseits kann durch die Redundanz der beiden Systeme eine ausreichende und gegenüber einfachen mechanischen Bremsen sogar erhöhte Ausfall-Sicherheit gewährleistet werden: Bei einem Fehler in den elektrischen Fahrzeug-Komponenten erlaubt die mechanische Bremse eine ausreichende Verzögerung des Fahrzeugs, umgekehrt kann auch die elektrische Bremse zumindest teilweise den Ausfall einer mechanischen Bremse kompensieren.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist ein Hybrid-Steuergerät vorgesehen, das bei einer Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung zunächst nur die elektrische Bremse aktiviert. Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn anschließend zusätzlich oder ausschließlich die mechanische Bremse aktiviert wird. Im letzteren Fall würde bei Ausfall einer notwendigen elektrischen Komponente das Bremssystem zunächst nicht reagieren, bis die mechanische Bremse auf mechanischem Weg aktiviert wird. Handelt es sich bei der Bremsbetätigungseinrichtung beispielsweise um ein Bremspedal, das über eine vorgegebene Wegstrecke zu betätigen ist, ist es vorteilhaft, über einen ersten Teil der Wegstrecke die elektrische Bremse (dieser Teil der Wegstrecke ist im mechanischen Sinne ein "Leerweg") und über einen darauffolgenden zweiten Teil der Wegstrecke die mechanische Bremse zu aktivieren. Hierzu ist es sinnvoll, eine Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung (wie Bremspedal) mittels eines Positionssensors zu erfassen.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der genannte erste Teil der Wegstrecke einen definierten Prozentsatz, beispielsweise zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 20% und 30%, der gesamten Wegstrecke ausmacht, wobei dieser Prozentsatz insbesondere aus der Gruppe von 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, vorzugsweise 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, ausgewählt ist.
Die mechanische Bremse des erfindungsgemäßen Bremssystems ist mit Vorteil mit einem Bremskraftverstärker ausgestattet. Solche Bremskraftverstärker sind an sich bekannt und sollen daher vorliegend nicht näher erläutert werden. Man unterschei det zwischen Unterdruck-Bremskraftverstärkern und hydraulischen Verstärkern.
Vorzugsweise steht die elektrische Bremse des erfindungsgemäßen Bremssystems derart mit einem Energiespeicher in Wirkverbindung, dass zumindest ein Teil der umgewandelten elektrischen Energie dem Energiespeicher zugeführt werden kann. Als Energiespeicher eignen sich aufladbare Batterien (Akkus) oder Kondensatoren. Die zurückgewonnene und gespeicherte Energie kann zu einem späteren Zeitpunkt für die Fahrzeugversorgung oder auch für den Fahrzeugantrieb genutzt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die elektrische Bremse in zwei Modi betreibbar, wobei in einem ersten Modus ein Generatorbetrieb des Elektromotors erfolgt und in einem zweiten Modus eine elektrische Ansteuerung der mechanischen Bremse vorgenommen wird. Der erste Modus ist folglich durch die Nutzung des Antriebsmotors als Generator gekennzeichnet, wobei die erzeugte Energie vorteilhafter Weise wieder verwendet wird. Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass prinzipiell auch eine Abführung der erzeugten Energie etwa über elektrische Widerstände (wie gekühlte Kohlewiderstände) möglich ist. In dem zweiten Modus erfolgt eine elektrische Ansteuerung der mechanischen Bremse. Eine solche elektrische Ansteuerung ist etwa von der elektrohydraulischen Bremse ("brake-by-wire") oder von dem sogenannten aktiven Bremsbooster bekannt.
So wird bei der elektrohydraulischen Bremse der Bremswunsch über eine Sensorik erfasst, im einfachsten Fall z.B. über den Bremspedalweg. Dieses Bremssignal wird einem Steuergerät zugeführt und die eigentliche Bremsung erfolgt dann aufgrund eines daraus abgeleiteten Verzögerungswunsches, z.B. aber auch unter Berücksichtigung der momentanen Fahrsituation. Ein "Simulator" erzeugt das bekannte Bremsgefühl, welches bei konventionellen mechanischen Bremsen durch die Ölsäule von Hauptbremszylinder bis zu den Radbremsen (verstärkt durch den Bremskraftverstärker) verursacht wird. Der sogenannte aktive Bremsbooster wird beispielsweise in Systemen wie dem sogenannten Abstandsregeltempomat eingesetzt, um ein Fahrzeug bei zu nahem Auffahren auf ein Vorderfahrzeug oder Hindernis automatisch abzubremsen, ohne dass der Fahrer die mechanische Bremse betätigt.
In diesem Zusammenhang ist es möglich, dass die elektrische Bremse gleichzeitig in den genannten zwei Modi betreibbar ist. In diesem Fall würde die mechanische Bremse elektronisch angesteuert werden, während ein Teil der Bremsenergie als elektrische Energie zurückgewonnen würde. Alternativ hierzu kann die elektrische Bremse auch nur in einem der beiden Modi, insbesondere zunächst im ersten Modus und anschließend im zweiten Modus betreibbar sein. Somit kann beispielsweise der Bremsvorgang mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem in insgesamt drei Bereichen aufgeteilt werden: Zunächst wird im Generatorbetrieb gebremst und elektrische Energie zurückgewonnen. Insbesondere wenn der Energiespeicher vollgeladen ist, kann die mechanische Bremse elektrisch angesteuert werden, wobei insbesondere der Übergang von dem ersten in diesen zweiten Bereich mittels Steuerung durch ein Hybrid-Steuergerät kontinuierlich gestaltet wird. Im dritten Bereich erfolgt dann die mechanische konventionelle Bremsung, wobei diese ausschließlich erfolgen kann, aber auch mit mindestens einem der beiden Modi der elektrischen Bremse kombiniert sein kann. Wiederum ist es vorteilhaft, wenn der Übergang zur mechanischen Bremsung so glatt erfolgt, dass der Fahrer ein kontinuierliches Bremsverhalten spürt.
Der Betrieb der elektrischen Bremse in den zwei genannten Modi ist insbesondere im Zusammenhang mit dem erwähnten Energiespeicher sinnvoll. Hierbei wird mit Vorteil die elektrische Bremse solange im ersten Modus betrieben, wie der Energiespeicher einen vorgegebenen Wert der Sättigung noch nicht erreicht hat. Vorzugsweise schaltet die elektrische Bremse anschließend in den zweiten Modus, steuert also elektrisch die mechanische Bremse an. Alternativ hierzu wäre es auch denkbar, wie bereits erwähnt, die erzeugte elektrische Ener gie in elektrischen Widerständen zu vernichten. Als vorgegebener Wert der Sättigung des Energiespeichers, auch als "Ladezustand" (engl.: "State-of-Charge" (SOC)) bezeichnet, sind Werte zwischen 90 und 100 Prozent geeignet. Die Steuerung der Vorgänge kann wiederum mit einem Hybrid-Steuergerät erfolgen.
Die erfindungsgemäße Kombination der genannten Bremsarten ist aus verschiedenen weiteren Gründen vorteilhaft, wie im folgenden erläutert: Bei niedrigen Geschwindigkeiten (gegen Null gehend) ist eine Bremswirkung der generatorischen Bremse kaum noch vorhanden, weiterhin ist die Energiesenke begrenzt, d.h. der Energiespeicher irgendwann vollgeladen, und schließlich ist die Leistung der generatorischen Bremse grundsätzlich um einiges geringer als die der mechanischen Bremse. Deshalb ist eine Kombination mit der (mechanisch und/oder elektrisch angesteuerten) mechanischen Bremse von Vorteil.
Das erfindungsgemäße Bremssystem läßt sich mit Vorteil in einem Fahrzeug einsetzen, das über mindestens einen Elektromotor verfügt, insbesondere einem Hybrid-Fahrzeug, bei dem Verbrennungs- und Elektromotor als Antriebsaggregat genutzt werden.
Im folgenden sollen die Erfindung und ihre Vorteile anhand eines Ausführungsbeispiels zusammen mit den beigefügten Figuren näher erläutert werden. Hierbei zeigt
1 ein schematisches Schaubild zur Regelung und Steuerung des Bremsvorgangs mit einem erfindungsgemäßen Bremssystem,
2 eine mögliche Ausführungsform einer Bremsbetätigungseinrichtung in einem erfindungsgemäßen Bremssystem in schematischer Darstellung und
3 eine qualitative graphische Darstellung der Bremswirkung aufgetragen gegen einen Pedalweg.
1 zeigt ein schematisches Schaubild des Zusammenwirkens eines erfindungsgemäßen Bremssystems 1 mit einem Hybrid-Steuergerät 2 und dem Antrieb 7 eines Fahrzeugs, beispielsweise eines Hybridautos. Als Bremsbetätigungseinrichtung 8 ist ein Bremspedal mit Positionsgeber vorgesehen. Ohne Beschränkung der Allgemeinheit wird in diesem Ausführungsbeispiel der gesamte zur Verfügung stehende Bremsweg im Verhältnis 20 zu 80 zwischen elektrischer und mechanischer Bremse aufgeteilt. Hierbei sollen die ersten 20 Prozent als elektrischer Bremsweg ("Leerweg" aus Sicht des mechanischen Bremssystems), die übrigen 80 Prozent als mechanischer Bremsweg genutzt werden. Auch andere Aufteilungen sind denkbar, wobei aus Sicherheitsgründen der elektrische Bremsweg deutlich unterhalb 50 Prozent liegen sollte, um bei einem Ausfall der Fahrzeug-Stromversorgung oder einer der elektrischen Komponenten einen ausreichenden mechanischen Bremsweg, insbesondere für eine ausreichend fein dosierbare Bremsbetätigung, zur Verfügung zu haben.
Zu Beginn eines Bremsvorgangs, im betrachteten Beispiel also über die ersten 20 Prozent des gesamten Bremspedalwegs, wird die Bremswirkung zunächst ausschließlich über das Hybrid-Steuergerät 2 angesteuert. Die Position des Bremspedals wird mit einem geeigneten Positionssensor 17 erfasst (vergleiche 2). Das Hybrid-Steuergerät 2 steht mit den folgenden Komponenten in Verbindung: dem Energiespeicher 3, dem Elektromotor/Generator 4 und einem elektrischen Bremsansteuersystem 5, wie der genannte aktive Bremsbooster. In der betrachteten Ausführungsform erhält das Hybrid-Steuergerät 2 vom Energiespeicher 3 eine Meldung über den Sättigungsgrad des Energiespeichers 3. Sollte eine ausreichende Aufnahmekapazität des Energiespeichers 3 gegeben sein, steuert das Hybrid-Steuergerät 2 zunächst den Elektromotor/Generator 4 als elektrische Bremse 4 an, wobei dies bedeutet, dass dieser Elektromotor zur Bremsung im Generatorbetrieb betrieben wird. Die hierbei wiedergewonnene Energie wird vorteilhafterweise in den Energiespeicher 3 gespeist. Die Energie dieses Energiespeichers 3 kann dann zu einem späteren Zeitpunkt dem Elek tromotor/Generator 4 zum Antreiben des Fahrzeugs zugeführt werden. Die erwähnte Bremswirkung wirkt auf den Abtrieb 7, während die Bremsenergie vom Abtrieb 7 über den Generator des Elektromotor/Generators 4 als elektrische Energie in den Energiespeicher 3 rückgespeist wird. Als Abtrieb 7 seien hier Teile des Antriebsstrangs vom Getriebe bis einschließlich den Rädern bezeichnet.
Es sei angemerkt, dass elektrische Komponenten, wie Stromrichter (Inverter), in dem Elektromotor/Generator 4 enthalten sein können. Weiterhin ist die Zuordnung des Hybrid-Steuergeräts 2 beliebig, d.h. als eigene Einheit oder aber als Teil der Verbrennungsmotorsteuerung (EMS) oder der Getriebesteuerung (TCU) oder der Invertersteuerung (ISG-CU).
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform steuert das Hybrid-Steuergerät 2 das erwähnte elektrische Bremsansteuersystem 5 an, insbesondere wenn der Energiespeicher 3 einen vorgegebenen Sättigungswert (Ladezustand) erreicht hat. In diesem Fall wird der Energiespeicher 3 nicht mit weiterer elektrischer Energie versorgt, sondern das elektrische Bremsansteuersystem 5 steuert das konventionelle mechanische Bremssystem 6 an. Letzteres wirkt unmittelbar auf den Abtrieb 7. In einer weiteren Ausführungsform kann das Hybrid-Steuergerät 2 einen kontinuierlichen Übergang von dem rein elektrischen Bremsen im Generatorbetrieb zu dem elektrischen Bremsen mittels elektrischer Ansteuerung des mechanischen Bremssystems 6 einstellen. Für den Fahrer verläuft dieser Übergang zweckmäßigerweise unmerklich.
Die übrigen 80 Prozent des Bremspedalwegs führen in dieser Ausführungsform unmittelbar zu einer Ansteuerung des mechanischen Bremssystems 6. Alternativ wäre es selbstverständlich auch möglich, die Ansteuerung des mechanischen Bremssystems 6 über das Hybrid-Steuergerät 2 vorzunehmen (nach der Art des "brake-by-wire"). Das mechanische Bremssystem 6 ist vorteilhafterweise mit einem bekannten Bremskraftverstärker ausgerüstet, um die vom Fahrer aufzubringende Kraft auf das Bremspe dal bei gleicher Bremswirkung zu vermindern. Das mechanische Bremssystem 6 wirkt auf den Abtrieb 7.
2 zeigt eine mögliche besonders bevorzugte mechanische Realisierung einer Bremsbetätigungseinrichtung 8 in einem erfindungsgemäßen Bremssystem 1, wobei die Funktionsweise dieser Bremsbetätigungseinrichtung 8 in vorliegender Anmeldung als für sich genommen schutzwürdig herausgestellt werden soll. Diese Bremsbetätigungseinrichtung 8 umfasst ein Bremspedal 10, das mechanisch über eine Bremsstange 14 und eine Bremsfeder 13 mit einem bekannten mechanischen Bremssystem 6 gekoppelt ist. Dieses mechanische Bremssystem 6 enthält einen schematisch dargestellten Bremskraftverstärker 15 und einen Bremsflüssigkeitsbehälter 16. Der elektrische Bremsweg ist mit 11, der mechanische Bremsweg mit 12 bezeichnet.
Ein betätigtes Bremspedal 10 führt zunächst zu einer Auslenkung (Zusammenpressen) der Feder 13 entlang des elektrischen Bremswegs 11 oder Leerwegs. Ein Positionssensor 17 detektiert den zurückgelegten elektrischen Bremsweg 11. In diesem Beispiel ist dieser an der Bremsstange 14 befestigt. Der Positionssensor 17 kann eine Auslenkung nur über den "Leerweg" 11 detektieren (in diesem Fall sollte ein Stück darüber hinaus detektiert werden, um einen glatten Übergang zu gewährleisten) oder über einen größeren Bereich bis zum gesamten Pedalbetätigungsweg (11 und 12), dem maximalen Arbeitsbereich 18 des Positionssensors 17.
Solange die Bremsfeder 13 nicht vollständig eingedrückt ist, kann die Bremsstange 14 nicht auf das angekoppelte mechanische Bremssystem 6 wirken. In dieser Phase wird erfindungsgemäß nur die elektrische Bremse aktiviert. Hierzu wird auf die Ausführungen im Zusammenhang mit 1 verwiesen. Nach Zurücklegen des elektrischen Bremswegs 11 kann die Bremsstange auf das nachgeschaltete mechanische Bremssystem 6 mit seinem Bremskraftverstärker 15 wirken. Über den verbleibenden mechanischen Bremsweg 12 besteht (in dieser Ausführungsform) eine direkte Ankopplung an den Hauptbremszylinder des mechanischen Bremssystems 6. Die entstehende Bremswirkung wird durch den Bremskraftverstärker 15 verstärkt. In dem in 2 dargestellten Beispiel beträgt im Unterschied zu dem aus 1 das Verhältnis aus mechanischem Bremsweg und elektrischem Bremsweg etwa 70:30.
3 stellt auf qualitative Art und Weise die Bremswirkung in Abhängigkeit eines Bremspedalwegs bei einer Ausführungsform vorliegender Erfindung dar. Die Bremswirkung wird üblicherweise als Bremsmoment oder als Bremsleistung physikalisch angegeben. Da es sich um eine qualitative Darstellung handelt, kann die Ordinate der grafischen Darstellung in 3 entweder das Moment oder die Leistung der Bremswirkung bezeichnen. Die Abszisse der Darstellung bezeichnet den Bremspedalweg, beispielsweise bei einer Bremsbetätigungseinrichtung 8, wie sie in 2 dargestellt ist.
3 zeigt in der grafischen Darstellung eine feste Kennlinie 19, die den Summenbremswunsch aus mechanischer und elektrischer Bremse repräsentiert. Gestrichelt dargestellt ist eine weitere variable Kennlinie 20, die den Übergang von elektrisch-generatorischem Bremsen (elektrische Bremse 4) und elektrisch angesteuerter mechanischer Bremse (elektrische Bremse 5) darstellt. Die Kennlinie 20 ist variabel vorgebbar, wobei die Kennlinie 20 beispielsweise eine Funktion des Ladezustands des Energiespeichers 3 ist. Die feste Kennlinie 21 beschreibt schließlich die Aktivierung der mechanischen Bremse (Bremsstange wirkt auf Bremskraftverstärker).
Die Kennlinien 19, 20 und 21 definieren drei verschiedene Bereiche 22, 23 bzw. 24. Diese Bereiche wurden bereits weiter oben in der Beschreibung angesprochen: Beim Bereich 22 handelt es sich um einen elektrisch-generatorischen Bremsvorgang, bei dem der Elektromotor/Generator 4 als Generator betrieben wird. Der Bereich 23 repräsentiert den Bereich des elektrisch-mechanischen Bremsens, bei dem die mechanische Bremse elektronisch angesteuert wird (wie "brake-by-wire"), vergleiche elektrisches Bremsansteuersystem 5 und mechani sches Bremssystem 6 in 1. Schließlich repräsentiert der Bereich 24 den des reinen mechanischen Bremsens.
Die Aufteilung der Bereiche 22, 23 und 24 für eine gewünschte Bremswirkung erfolgt in Abhängigkeit des Bremspedalwegs. Im hier dargestellten Beispiel soll der Übergang von elektrischer Bremsung zu mechanischer Bremsung bei 25% des gesamten Pedalwegs erfolgen. Unterhalb des 25%-Wertes wird folglich ausschließlich elektrisch gebremst. Hierbei wird zunächst elektrisch-generatorisch gebremst, bis die elektrisch-mechanische Bremsart hinzugenommen wird, so dass bis zum 25%-Wert des Bremspedalwegs eine Mischung aus beiden Bremsarten vorhanden ist, wobei die elektrisch-generatorische Bremsart überwiegt. Ab dem 25%-Wert des Bremspedalwegs wird die mechanische Bremsung zusätzlich aktiviert. Der Anteil der elektrisch-generatorischen Bremsart nimmt ab, während der der elektrisch-mechanischen Bremsart nahezu konstant bleibt. Bei ca. 60% des Bremspedalwegs ist in vorliegendem Beispiel die Generatorbremse deaktiviert, während der größte Anteil der Bremswirkung auf die mechanische Bremse zurückzuführen ist und nur ein geringer Anteil auf die elektrisch-mechanische Bremsart. Mit weiter zunehmendem Bremspedalweg nimmt der Anteil dieser elektrisch-mechanischen Bremsart kontinuierlich ab, bis die Bremswirkung ausschließlich durch die mechanische Bremse bedingt ist.
Es sei angemerkt, dass die in 3 dargestellten Kurvenformen (Kennlinien 19, 20 und 21) linear als auch nicht linear sein können und in ihrer konkreten Form von der Interpretation der Bremswirkung als Bremsmoment oder Bremsleistung abhängen.
Die Erfindung erlaubt eine bessere Wiedergewinnung von Bremsenergie und deren weitere Nutzung in Fahrzeugen mit elektromotorischem Antrieb, wie Hybrid-Fahrzeuge, wobei durch die Kombination mit einer konventionellen mechanischen Bremse den gängigen Sicherheitsanforderungen genügt werden kann. Insbesondere kann die bevorzugte elektrische Bremsung durch Aus schluß der mechanischen Bremse unterhalb eines vordefinierten elektrischen Bremswegs sichergestellt werden.

1: Bremssystem
2: Hybrid-Steuergerät
3: Energiespeicher
4: Elektromotor/Generator, elektrische Bremse
5: elektrisches Bremsansteuersystem, elektrische Bremse
6: mechanisches Bremssystem, mechanische Bremse
7: Abtrieb
8: Bremsbetätigungseinrichtung
10: Bremspedal
11: elektrischer Bremsweg, Leerweg
12: mechanischer Bremsweg
13: Bremsfeder
14: Bremsstange
15: Bremskraftverstärker
16: Bremsflüssigkeitsbehälter
17: Positionssensor
18: maximaler Arbeitsbereich des Positionssensors
19: feste Kennlinie
20: variable Kennlinie
21: feste Kennlinie
22: Bereich des elektrisch-generatorischen Bremsens
23: Bereich des elektrisch-mechanischen Bremsens
24: Bereich des mechanischen Bremsens

Claims

Bremssystem für ein Fahrzeug mit Elektromotor (4) mit einer betätigbaren Bremsbetätigungseinrichtung (8), wobei das Bremssystem (1) eine mechanische Bremse (6) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem (1) zusätzlich eine elektrische Bremse (4, 5) aufweist, wobei in Abhängigkeit von einer Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung (8) zunächst nur die elektrische Bremse (4, 5) und anschließend die mechanische Bremse (6) aktivierbar ist.
Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hybrid-Steuergerät (2) vorgesehen ist, das die elektrische Bremse (4, 5) aktiviert.
Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung (8) mit einem Positionssensor (17) erfasst wird.
Bremssystem nach Anspruch 2 oder nach den Ansprüchen 3 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer über eine vorgegebene Wegstrecke zu betätigenden Bremsbetätigungseinrichtung (8), von dem Hybrid-Steuergerät (2) über einen ersten Teil der Wegstrecke die elektrische Bremse (4, 5) aktiviert wird.
Bremssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil der Wegstrecke einen Prozentsatz der gesamten Wegstrecke ausmacht, wobei dieser Prozentsatz zwischen 10% und 50%, insbesondere zwischen 20% und 30%, liegt und insbesondere aus der Gruppe von 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% ausgewählt ist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanische Bremse (6) mit einem Bremskraftverstärker (15) ausgestattet ist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Bremse (4, 5) derart mit einem Energiespeicher (3) in Wirkverbindung steht, dass zumindest ein Teil der umgewandelten elektrischen Energie dem Energiespeicher (3) zugeführt wird.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Bremse (4, 5) ihrerseits in zwei Modi betreibbar ist, wobei in einem ersten Modus ein Generatorbetrieb des Elektromotors (4) erfolgt und in einem zweiten Modus eine elektrische Ansteuerung der mechanischen Bremse (6) mittels eines elektrischen Bremsansteuersystems (5) erfolgt.
Bremssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Bremse (4, 5) gleichzeitig in den zwei Modi betreibbar ist.
Bremssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Bremse (4, 5) jeweils nur in einem der beiden Modi betreibbar ist, insbesondere zunächst im ersten Modus und anschließend im zweiten Modus.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Bremse (4, 5) solange im ersten Modus betreibbar ist, bis der Energiespeicher (3) einen vorgegebenen Wert der Sättigung erreicht hat.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11 und nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Bremse (4, 5) in den zweiten Modus schaltet, wenn der Energiespeicher (3) einen vorgegebenen Wert der Sättigung erreicht hat.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter mechanischer Bremse (6) zusätzlich die elektrische Bremse (4, 5) aktivierbar ist.
Fahrzeug, insbesondere Hybrid-Fahrzeug mit einem Bremssystem (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13.