DE102008026639A1 - Hybrid brake system for vehicle, has electrical brake assembly for producing electrical brake torque at vehicle wheel, and mechanical brake assembly is provided for producing mechanical brake torque at vehicle wheel - Google Patents

Hybrid brake system for vehicle, has electrical brake assembly for producing electrical brake torque at vehicle wheel, and mechanical brake assembly is provided for producing mechanical brake torque at vehicle wheel Download PDF

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Abstract

The hybrid brake system (1) has an electrical brake assembly (10) for producing an electrical brake torque at a vehicle wheel (30). A mechanical brake assembly (20) is provided for producing a mechanical brake torque at the vehicle wheel. An evaluation and control unit (40) is provided, which controls the electrical brake assembly at the vehicle wheel for attaining a predefined threshold value of the electrical brake torque. An independent claim is included for a method for controlling a hybrid brake system of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Hybridbremssystem für ein Fahrzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und ein zugehöriges Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridbremssystems.The The invention relates to a hybrid brake system for a vehicle according to the preamble of claim 1 and an associated Method for controlling a hybrid brake system.

Bei bekannten Fahrzeugen mit einem Hybridbremssystem ist zusätzlich zu einer elektrischen Bremsanlage zur Erzielung einer Elektrotraktion in der Regel eine komplette mechanische Reibungsbremsanlage, welche beispielsweise Scheibenbremsen, Bremskraftverstärker, Antiblockiereinrichtung usw. umfasst, vorhanden. Geringe Verzögerungen werden über einen Generatorbetrieb von Traktionsmotoren der elektrischen Bremsanlage realisiert, größere Verzögerungen werden über eine Kombination der elektrischen Bremsanlage mit der mechanischen Bremsanlage realisiert, da die Leistung der elektrischen Bremsanlage nicht ausreicht, um einen ”normalen” PKW maximal zu verzögern, da hierzu beispielsweise an einer Vorderachse eine Leistung bis in den Megawatt-Bereich und Momente von weit über 1000 Nm notwendig sind. Im Regelbereich der Antiblockiereinrichtung wird jedoch die elektrische Bremsanlage komplett abgeschaltet. Die Bremsanlage entspricht in diesem Fall der eines Fahrzeugs ohne elektrische Bremsanlage.at known vehicles with a hybrid braking system is additional to an electric brake system to achieve an electric traction usually a complete mechanical friction brake system, which For example, disc brakes, brake booster, anti-lock device, etc. includes, present. Minor delays are over a generator operation of traction motors of the electric brake system Realizes larger delays are over a combination of the electric brake system with the mechanical brake system realized because the power of the electric brake system is insufficient to maximally delay a "normal" car, because this, for example, on a front axle performance up in the megawatt range and moments of well over 1000 Nm are necessary. In the control range of the anti-lock device is However, the electric brake system completely switched off. The brake system in this case corresponds to that of a vehicle without an electric brake system.

In der Offenlegungsschrift DE 101 20 742 A1 wird beispielsweise ein Radantrieb für ein Fahrzeug beschrieben. Bei dem beschriebenen Radantrieb ist ein Elektromotor in eine Felge integriert, welche zumindest einen Teil des magnetischen Rückschlusses des Elektromotors ausbildet. Hierzu ist die Radfelge geteilt und bildet einen aus geteilten Felgenplatten zusammengesetzten Hohlkörper aus, in welchem ein den Stator des Elektromotors bildender scheibenförmiger Spulenring mit Erregerwicklungen und den Rotor des Elektromotors bildende Magnete angeordnet sind. Der beschriebene Elektromotor kann zusätzlich zu einer mechanischen Bremse von einer Radsteuereinrichtung zum Abbremsen des Fahrzeugs in einen Generatorbetrieb zum Laden einer Traktionsbatterie umgesteuert werden.In the published patent application DE 101 20 742 A1 For example, a wheel drive for a vehicle is described. In the described wheel drive, an electric motor is integrated into a rim, which forms at least a part of the magnetic yoke of the electric motor. For this purpose, the wheel rim is divided and forms a composite of divided rim plates hollow body in which a stator of the electric motor forming disk-shaped coil ring with field windings and the rotor of the electric motor forming magnets are arranged. The described electric motor can be reversed in addition to a mechanical brake by a wheel control device for braking the vehicle in a generator mode for charging a traction battery.

In der Patentschrift DE 199 48 224 C1 wird ein Fahrzeug mit einer in einem Fahrzeugrad integrierten elektrischen Maschine beschrieben. Die elektrische Maschine weist einen Rotor und einen Stator auf, wobei der Rotor als Hohlkörper ausgebildet ist und zumin dest mittelbar mit einer Radnabe und/oder Felge verbunden ist, und der Stator über eine Drehmomentaufnahme am Fahrzeug befestigt ist. Die elektrische Maschine kann mit ihrem generatorischen Moment als zusätzliche Bremse dienen, welche eine vorhandene mechanische Bremse unterstützt.In the patent DE 199 48 224 C1 a vehicle is described with an electric machine integrated in a vehicle wheel. The electric machine has a rotor and a stator, wherein the rotor is designed as a hollow body and at least indirectly connected to a wheel hub and / or rim, and the stator is fastened via a torque mount on the vehicle. The electric machine can serve as an additional brake with its regenerative torque, which supports an existing mechanical brake.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Hybridbremssystem für ein Fahrzeug und ein zugehöriges Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridbremssystems mit einem verbesserten Regelverhalten anzugeben.task The invention is a hybrid brake system for a vehicle and an associated method for driving a hybrid brake system with an improved control behavior.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch Bereitstellung eines Hybridbremssystems für ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, und durch ein Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridbremssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.The The invention solves this problem by providing a Hybrid brake system for a vehicle with the characteristics of Patent claim 1, and by a method for driving a Hybrid brake system having the features of claim 9.

Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.advantageous Embodiments and developments of the invention are specified in the dependent claims.

Bei einem erfindungsgemäßen Hybridbremssystem für ein Fahrzeug steuert eine Auswerte- und Steuereinheit an mindestens einem Fahrzeugrad eine elektrische Bremsanlage bis zum Erreichen eines vorgebbaren Schwellwerts eines elektrischen Bremsmoments an, und steuert eine mechanische Bremsanlage unterstützend zur Erzielung eines geforderten gesamten Bremsmoments an, wobei die Auswerte- und Steuereinheit nach Erreichen einer Reifenhaftungsgrenze eine Schlupfregelung zur Erzielung eines optimalen Bremsmoments an dem mindestens einen Fahrzeugrad durch eine entsprechende Ansteuerung der elektrischen Bremsanlage durchführt. Das bedeutet, dass die Bremsleistung bis zu deren Leistungsgrenze, welche durch den Schwellwert vorgegeben werden kann, im Wesentlichen von der elektrischen Bremsanlage übernommen wird. Geht die gewünschte Verzögerung darüber hinaus, wird zusätzlich die mechanische Bremsanlage eingesetzt. Im Falle eines Antiblockiereingriffs wird der korrespondierende Radschlupf mit der elektrischen Bremsanlage geregelt. Das erfindungsgemäße Hybridbremssystem kombiniert in vorteilhafter Weise eine konventionelle mechanische Bremseanlage mit einer hohen Leistungsdichte mit einer elektrischen Bremsanlage, welche auch als rekuperierende Bremse eingesetzt werden kann, wobei die elektrische Bremsanlage nur einen Bruchteil der erforderlichen gesamten Bremsleistung aufbringen muss. Die Soll-Verteilung der Bremsleistung zwischen der mechanischen Bremsanlage und der elektrischen Bremsanlage wird beispielsweise vom Energiemanagement festgelegt.at a hybrid brake system according to the invention for a vehicle controls an evaluation and control unit at least a vehicle wheel an electric brake system until it reaches a predefinable threshold value of an electric braking torque, and controls a mechanical brake system supportive to achieve a required total braking torque, wherein the evaluation and control unit after reaching a tire adhesion limit a slip control to achieve an optimal braking torque on the at least one vehicle wheel by a corresponding control the electric brake system performs. That means, that the braking power up to their power limit, which by the threshold can be specified, essentially from the electric brake system is adopted. Goes the desired Delay beyond that will be additional the mechanical brake system used. In the case of an antiblocking intervention is the corresponding wheel slip with the electric brake system regulated. The hybrid brake system according to the invention combines advantageously a conventional mechanical Brake system with a high power density with an electric Brake system, which are also used as recuperative brake can, with the electric brake system only a fraction of the required to apply entire braking power. The target distribution the braking power between the mechanical brake system and the electric brake system is used for example by the energy management established.

Die elektrische Bremsanlage kann in vorteilhafter Weise auf die reine Beschleunigung ausgelegt werden, ohne die deutlich höhere erforderliche Gesamtbremsleistung bereitstellen zu müssen. Zudem ist aufgrund der deutlich besseren Regelbarkeit der elektrischen Bremsanlage im Vergleich zur mechanischen Bremsanlage in vorteilhafter Weise eine genauere und schnellere Schlupfregelung möglich. Zudem ist der technische Aufwand der mechanischen Bremsanlage aufgrund der niedrigen Ansprüche an deren Regelbarkeit niedriger als bei konventionellen Bremsanlagen. Für Dauerbremsungen, wie beispielsweise bei Bergabfahrten, wird die elektrische Bremsanlage eingesetzt, da eine niedrige Bremsleistung erforderlich ist, aber eine hohe Bremsenergie umzusetzen ist. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise nicht erforderlich, die mechanische Bremsanlage mit hoher Leistungsdichte dauerbremsfest auszulegen. Zudem ist das Übertragungsverhalten der mechanischen Bremsanlage mit hoher Leistungsdichte zweitrangig, da die Hauptregelungsaufgaben mit der elektrischen Bremsanlage realisiert werden, so dass die mechanische Bremsanlage in vorteilhafter Weise einfach und kostengünstig ausgeführt werden kann.The electric brake system can be designed in an advantageous manner to the pure acceleration, without having to provide the significantly higher required total braking power. In addition, due to the significantly better controllability of the electric brake system compared to the mechanical brake system advantageously a more accurate and faster slip control possible. In addition, the technical complexity of the mechanical brake system due to the low demands their controllability lower than conventional brake systems. For continuous braking, such as when driving downhill, the electric brake system is used because a low braking power is required, but a high braking energy is implemented. As a result, it is advantageously not necessary to design the mechanical brake system with high power density so that it is resistant to permanent braking. In addition, the transmission behavior of the mechanical brake system with high power density is secondary, since the main control tasks are realized with the electric brake system, so that the mechanical brake system can be carried out advantageously simple and inexpensive.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridbremssystems stellt die Auswerte- und Steuereinheit das aktuelle mechanische Bremsmoment der mechanischen Bremsanlage um einen vorgegebenen Bremsmomentwert höher als einen erforderlichen mechanischen Bremsmomentwert ein, welcher als zusätzliches Bremsmoment zur Erzielung des geforderten gesamten Bremsmoments ermittelt wird, und reduziert das aktuelle elektrische Bremsmoment der elektrischen Bremsanlage um den vorgegebenen Bremsmomentwert. Dadurch kann in vorteilhafter Weise ein zur effektiven Schlupfregelung erforderliches Leistungsfenster erzeugt werden. Diese Reserve wird verwendet, um zu verhindern, dass bei einer Reibwerterhöhung die mechanische Bremsanlage zur Regelung eingesetzt werden muss. Somit stellt das mechanische Bremsmoment ein Grundmoment dar, und die Regelung des Radschlupfs wird allein durch die elektrische Bremsanlage aufgebracht.In Embodiment of the hybrid brake system according to the invention the evaluation and control unit provides the current mechanical Braking torque of the mechanical brake system by a predetermined braking torque value higher than a required mechanical braking torque value a, which as an additional braking torque to achieve of the required total braking torque is determined, and reduced the current electrical braking torque of the electric brake system by the given braking torque value. This can be done in an advantageous manner a performance window required for effective slip control be generated. This reserve is used to prevent that at a Reibwerterhöhung the mechanical brake system for Regulation must be used. Thus, the mechanical braking torque is a basic moment, and the regulation of the wheel slip is by alone applied the electric brake system.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridbremssystems umfasst die elektrische Bremsanlage an dem mindestens einen Fahrzeugrad einen als rekupierende Bremse eingesetzten elektrischen Antrieb. Der elektrische Antrieb ist beispielsweise als Radnabenmotor ausgeführt, dessen Stator drehfest am Fahrzeug angeordnet ist, und dessen Rotor an einer Felge des mindestens einen Fahrzeugrads angeordnet ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine direkte Übertragung vom elektromotorischen Antrieb zum Rad, wodurch die Regelungsgüte erhöht werden kann. Die von der elektri schen Bremsanlage an dem mindestens einen Fahrzeugrad aufgebrachte Bremsleistung kann beispielsweise in einem Energiespeicher gespeichert werden.In further embodiment of the hybrid brake system according to the invention the electric brake system comprises at least one vehicle wheel used as a recuperative brake electric drive. The electric Drive is designed, for example, as a wheel hub motor, whose stator is rotatably mounted on the vehicle, and its rotor is arranged on a rim of the at least one vehicle wheel. This advantageously enables a direct transmission from the electric motor drive to the wheel, which increases the control quality can be. The of the electrical brake system on the at least a vehicle wheel applied braking power, for example be stored in an energy store.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridbremssystems ist die mechanische Bremsanlage an dem mindestens einen Fahrzeugrad als Trommelbremse oder Scheibenbremse ausgeführt.In further embodiment of the hybrid brake system according to the invention is the mechanical brake system on the at least one vehicle as Drum brake or disc brake executed.

In weiterer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Hybridbremssystems wertet die Auswerte- und Steuereinheit zur Ansteuerung der elektrischen Bremsanlage und der mechanischen Bremsanlage Informationen von Fahrzeugsystemen aus, welche beispielsweise ein manuelles Bremspedal und/oder ein Bremsassistenzsystem und/oder ein Antiblockiersystem und/oder ein elektronisches Fahrzeugstabilisierungssystem umfassen.In further embodiment of the hybrid brake system according to the invention evaluates the evaluation and control unit for controlling the electric brake system and the mechanical brake system information from vehicle systems from which, for example, a manual brake pedal and / or a Brake assist system and / or an antilock braking system and / or a electronic vehicle stabilization system.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridbremssystems für ein Fahrzeug werden an mindestens einem Fahrzeugrad ein elektrisches Bremsmoment und ein mechanisches Bremsmoment zur Erzielung eines gesamten Bremsmoments erzeugt, wobei das elektrische Bremsmoment an dem mindestens einen Fahrzeugrad bis zum Erreichen eines vorgegebenen Schwellwerts erzeugt wird, und zur Erzielung des geforderten gesamten Bremsmoments unterstützend das mechanische Bremsmoment erzeugt wird, wobei nach Erreichen einer Reifenhaftungsgrenze eine Schlupfregelung zur Erzielung eines optimalen Bremsmoments an dem mindestens einen Fahrzeugrad das elektrische Bremsmoment korrespondierend eingestellt wird.at a method of the invention for driving of a hybrid braking system for a vehicle will be at least a vehicle wheel, an electrical braking torque and a mechanical Braking torque generated to achieve a total braking torque, wherein the electric braking torque on the at least one vehicle wheel is generated until reaching a predetermined threshold, and to achieve the required total braking torque supporting the mechanical braking torque is generated, wherein after reaching a Tire adhesion limit a slip control to achieve an optimal braking torque on the at least one vehicle wheel, the electric braking torque is set correspondingly.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren wird das aktuelle mechanische Bremsmoment um einen vorgegebenen Bremsmomentwert höher als ein erforderlicher mechanischer Bremsmomentwert eingestellt, welcher als zusätzliches Bremsmoment zur Erzielung des geforderten gesamten Bremsmoments ermittelt wird, und das aktuelle elektrische Bremsmoment wird um den vorgegebenen Bremsmomentwert reduziert.In Embodiment of the method according to the invention is the current mechanical braking torque by a predetermined Braking torque higher than required mechanical Set braking torque, which as additional braking torque is determined to obtain the required total braking torque, and the current electric braking torque is at the predetermined Braking torque reduced.

Dabei zeigen:there demonstrate:

1 ein schematisches Blockdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Hybridbremssystems, 1 a schematic block diagram of an embodiment of a hybrid brake system according to the invention,

2 ein detailliertes Blockdiagramm des Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Hybridbremssystems gemäß 1, 2 a detailed block diagram of the embodiment of the hybrid brake system according to the invention according to 1 .

3 ein Kennliniendiagramm zur Darstellung von Bremsmomenten, welche während einer normalen Vollbremsung vom Hybridbremssystem gemäß 1 bzw. 2 erzeugt werden, und 3 a characteristic diagram for illustrating braking torque, which during a normal full braking of the hybrid brake system according to 1 respectively. 2 be generated, and

4 ein Kennliniendiagramm zur Darstellung von Bremsmomenten, welche während einer Panikbremsung vom Hybridbremssystem gemäß 1 bzw. 2 erzeugt werden. 4 a characteristic diagram for illustrating braking torque, which during a panic braking of the hybrid brake system according to 1 respectively. 2 be generated.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Hybridbremssystems 1 für ein Fahrzeug an jedem Fahrzeugrad, von denen beispielhaft ein Fahrzeugrad 30 dargestellt ist, eine elektrischen Bremsanlage 10 zur Erzeugung eines elektrischen Bremsmoments Melek am korrespondierenden Fahrzeugrad 30 und eine mechanischen Bremsanlage 20 zur Erzeugung eines mechanischen Bremsmoments Mmech am korrespondierenden Fahrzeugrad 30. Eine Auswerte- und Steuereinheit 40 steuert die elektrische Bremsanlage 10 und/oder die mechanische Bremsanlage 20 zur Erzielung eines gesamten Bremsmoments Mges an dem mindestens einen Fahrzeugrad 30 in Abhängigkeit von Informationen von Fahrzeugsystemen 52, 54, 56, 58 an. Die Fahrzeugsysteme umfassen beispielsweise ein manuelles Bremspedal 52 und/oder ein Bremsassistenzsystem 54 und/oder ein Antiblockiersystem 56 und/oder ein elektronisches Fahrzeugstabilisierungssystem 58.How out 1 can be seen, includes an embodiment of a hybrid brake system according to the invention 1 for a vehicle on each vehicle wheel, of which a vehicle wheel is an example 30 is shown, an electric brake system 10 for generating an electric braking torque M elek on the corresponding vehicle wheel 30 and a mechanical brake system 20 for generating a mechanical braking torque M mech on the corresponding vehicle wheel 30 , An evaluation and control unit 40 controls the electric brake system 10 and / or the mechanical brake system 20 to achieve a total braking torque M ges on the at least one vehicle wheel 30 depending on information of vehicle systems 52 . 54 . 56 . 58 at. The vehicle systems include, for example, a manual brake pedal 52 and / or a brake assist system 54 and / or an anti-lock system 56 and / or an electronic vehicle stabilization system 58 ,

Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst die elektrische Bremsanlage 10 an dem dargestellten Fahrzeugrad 30 einen als rekupierende Bremse eingesetzten elektrischen Antrieb. Der dargestellte elektrische Antrieb ist als Radnabenmotor ausgeführt, dessen Stator 14 drehfest am Fahrzeug angeordnet ist, und dessen Rotor 12 an einer Felge 34 des korrespondierenden Fahrzeugrads 30 angeordnet ist. Zudem wird die während eines Generatorbetriebs von der elektrischen Bremsanlage 10 an dem Fahrzeugrad 30 aufgebrachte Bremsleistung in einem nicht dargestellten Energiespeicher gespeichert.How out 2 can be seen, includes the electric brake system 10 on the illustrated vehicle wheel 30 an electrical drive used as a recuperative brake. The illustrated electric drive is designed as a wheel hub motor whose stator 14 rotatably mounted on the vehicle, and its rotor 12 on a rim 34 the corresponding vehicle wheel 30 is arranged. In addition, during a generator operation of the electric brake system 10 on the vehicle wheel 30 applied braking power stored in an energy storage, not shown.

Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist die mechanischen Bremsanlage 20 als Scheibenbremse mit einer Bremsscheibe 22 und einem korrespondierenden Bremssattel 24 ausgeführt, welche zur Verbesserung der Krafteinleitung möglichst direkt am Rotor 12 des beispielsweise als Außenläufer ausgeführten Radnabenmotors oder am Felgenbett montiert ist. Alternativ kann die mechanische Bremsanlage 20 als Trommelbremse oder als Wirbelstrombremse ausgeführt werden.How out 2 It can be seen further, is the mechanical brake system 20 as a disc brake with a brake disc 22 and a corresponding caliper 24 executed, which to improve the application of force as directly as possible on the rotor 12 for example, designed as an external rotor wheel hub motor or mounted on the rim base. Alternatively, the mechanical brake system 20 be carried out as a drum brake or as an eddy current brake.

Die Regelung der elektrischen Bremsanlage 10 und der mechanischen Bremsanlage 20 wird von der Auswerte- und Steuereinheit 40 dermaßen ausgeführt, dass die elektrische Bremsanlage 10 eingesetzt wird, bis das geforderte gesamte Bremsmoment Mges nahe an ein maximales elektrisches Bremsmoment Melek,max heranreicht, welches von der elektrischen Bremsanlage 10 erzeugt werden kann. Die mechanischen Bremsanlage 20 wird unterstützend eingesetzt, bis durch das geforderte gesamte Bremsmoment Mges eine Haftungsgrenze eines Reifens 32 des korrespondierenden Rads 30 erreicht wird. Das mechanische Bremsmoment Mmech stellt jetzt ein Grundmoment dar, und die Regelung des Schlupfs des Rads 30, d. h. die Erzielung eines optimalen Bremsmoments Mopti, wird allein durch die elektrischen Bremsanlage 10 aufgebracht. Das aktuelle mechanische Bremsmoment Mmech wird dabei so eingestellt, dass es um einen definierten Betrag über dem für das geforderte gesamte Bremsmoment Mges erforderlichen mechanischen Bremsmoment Mmech liegt, so dass das elektrische Bremsmoment Melek um diesen Betrag unter dem maximalen elektrischen Bremsmoment Melek liegt. Diese Reserve wird eingestellt, damit bei einer Reibwerterhöhung nicht die mechanischen Bremsanlage 20 zur Regelung eingesetzt werden muss. Die elektrische Bremsanlage 10 wird beispielsweise mittels einer vorhandenen Leistungselektronik zur Steuerung der als Radnabenmotoren ausgeführten Traktionsmotoren betätigt. Die mechanische Bremsanlage 20 wird über eine Mehrzahl von einfachen elektrischen und/oder elektrohydraulischen Aktuatoren gesteuert, welche in den korrespondierenden Bremssätteln 24 angeordnet sind.The regulation of the electric brake system 10 and the mechanical brake system 20 is from the evaluation and control unit 40 so carried out that the electric brake system 10 is used until the required total braking torque M ges zoom ranges close to a maximum electric braking torque M Elek, max which of the electric brake system 10 can be generated. The mechanical brake system 20 is used as a support, until the required total braking torque M tot a liability limit of a tire 32 of the corresponding wheel 30 is reached. The mechanical braking torque M mech now represents a basic moment, and the regulation of the slip of the wheel 30 , ie the achievement of an optimal braking torque M opti , is solely by the electric brake system 10 applied. The current mechanical braking torque M mech is set so that it is a defined amount above the required for the required total braking torque M ges mechanical braking torque M mech , so that the electric braking torque M elek by this amount under the maximum electric braking torque M elek lies. This reserve is set, so that when a coefficient of friction increase, not the mechanical brake system 20 must be used for regulation. The electric brake system 10 is operated for example by means of an existing power electronics for controlling the traction motors designed as wheel hub motors. The mechanical brake system 20 is controlled by a plurality of simple electric and / or electro-hydraulic actuators, which in the corresponding calipers 24 are arranged.

3 und 4 zeigen beispielhafte Verläufe der Aufteilung der Bremsmomente auf die elektrische Bremsanlage 10 und die mechanische Bremsanlage 20, wobei 3 eine Regelung während einer normalen Vollbremsung repräsentiert, und 4 eine Regelung während einer Panikbremsung mit Unterstützung des Bremsassistenzsystems 54 repräsentiert. 3 and 4 show exemplary courses of the distribution of braking torques on the electric brake system 10 and the mechanical brake system 20 , in which 3 represents a regulation during normal full braking, and 4 a regulation during a panic braking with the assistance of the brake assist system 54 represents.

Wie aus 3 ersichtlich ist, wird das erforderliche gesamte Bremsmoment Mges während der normalen Vollbremsung bis zum Erreichen des maximalen elektrischen Bremsmoments Melek,max nur von der elektrischen Bremsanlage 10 aufgebracht. Nach Erreichen des maximalen elektrischen Bremsmoments Melek,max wird die mechanischen Bremsanlage 20 zur Unterstützung aktiviert, bis das geforderte gesamte Bremsmoment Mges erreicht ist, und das elektrische Bremsmoment Melek zur Erzielung des optimalen Bremsmoments Mopti und zur Schlupfregelung geregelt wird.How out 3 can be seen, the required total braking torque M ges during normal full braking until reaching the maximum electric braking torque M elek, max only from the electric brake system 10 applied. After reaching the maximum electric braking torque M elek, max is the mechanical brake system 20 activated to support until the required total braking torque M ges is reached, and the electric braking torque M elek to achieve the optimal braking torque M opti and the slip control is controlled.

Wie aus 4 ersichtlich ist, wird bei einer Panikbremsung im Unterschied zur normalen Vollbremsung die mechanische Bremsanlage 20 gleichzeitig mit der elektrischen Brems anlage 10 angesteuert, um das erforderliche gesamte Bremsmoment Mges zu erzeugen, wobei bis zum Erreichen des maximalen elektrischen Bremsmoments Melek,max der wesentliche Anteil des gesamten Bremsmoments Mges vom elektrischen Bremsmoment Melek der elektrischen Bremsanlage 10 aufgebracht wird. Nach Erreichen des maximalen elektrischen Bremsmoments Melek,max wird der wesentliche Anteil am gesamten Bremsmoment Mges vom mechanischen Bremsmoment Mmech der mechanischen Bremsanlage 20 aufgebracht, bis das geforderte gesamte Bremsmoment Mges erreicht ist, und das elektrische Bremsmoment Melek zur Erzielung des optimalen Bremsmoments Mopti und zur Schlupfregelung geregelt wird.How out 4 can be seen, in a panic braking in contrast to normal full braking, the mechanical brake system 20 simultaneously with the electric brake system 10 driven to generate the required total braking torque M ges, wherein up to reaching the maximum electric braking torque elec M, max of the essential portion of the total braking torque M ges from the electrical braking torque of the electric brake system M elec 10 is applied. After reaching the maximum electric braking torque M elek, max is the essential part of the total braking torque M tot of the mechanical braking torque M mech the mechanical brake system 20 applied until the required total braking torque M ges is reached, and the electric braking torque M elek to achieve the optimal braking torque M opti and the slip control is controlled.

Wie aus 3 und 4 weiter ersichtlich ist, ist die Regelung der mechanischen Bremsanlage 20 so ausgeführt, dass die elektrischen Bremsanlage 10 stets ein negatives (Brems-)Moment bereitstellen kann, um das optimale Bremsmoment Mopti einstellen bzw. regeln zu können. Die Regelung der mechanischen Bremsanlage 20 erfolgt hierbei deutlich langsamer und gröber, als die mittels der elektrischen Bremsanlage 10 bewerkstelligte Schlupfregelung.How out 3 and 4 can be further seen, is the regulation of the mechanical brake system 20 designed so that the electric brake system 10 can always provide a negative (braking) torque to set the optimal braking torque M opti or to be able to regulate. The regulation of the mechanical brake system 20 This is done much slower and coarser than the means of the electric brake system 10 accomplished slip control.

Das erfindungsgemäße Hybridbremssystem ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Rückspeisung der Bremsenergie auch bei Bremsungen mit Schlupfregelung, wobei die Radnabenmotoren der elektrischen Bremsanlage auf die reine Beschleunigung ausgelegt werden können, ohne die deutlich höheren erforderlichen Bremsleistungen bereitstellen zu müssen. Aufgrund der deutlich besseren Regelbarkeit der elektrischen Motoren im Vergleich zu mechanischen Bremsanlagen ist in vorteilhafter Weise eine genauere und schnellere Schlupfregelung möglich. Zudem ist der technische Aufwand der mechanischen Bremsanlage aufgrund der niedrigen Ansprüche an deren Regelbarkeit in vorteilhafter Weise niedriger als bei konventionellen Bremsanlagen.The Hybrid brake system according to the invention allows advantageously a return of the braking energy even with brakes with slip control, the wheel hub motors the electric brake system designed for pure acceleration can be done without the much higher required To provide braking services. Because of the clear better controllability of electric motors compared to mechanical Brake systems is advantageously a more accurate and faster Slip control possible. In addition, the technical effort the mechanical brake system due to the low demands at their controllability in an advantageous manner lower than conventional Brake systems.

11
HybridbremssystemHybrid braking system
1010
elektrische Bremsanlageelectrical braking system
1212
Rotorrotor
1414
Statorstator
2020
mechanische Bremsanlagemechanical braking system
2222
Bremsscheibebrake disc
2424
Bremssattel mit Aktuatorcaliper with actuator
3030
Radwheel
3232
Reifentires
3434
Felgerim
4040
Auswerte- und Steuereinheitevaluation and control unit
5252
Bremspedalbrake pedal
5454
Bremsassistentbrake Assist
5656
Antiblockiersystem (ABS)Anti-lock braking system (SECTION)
5858
elektronisches Fahrzeugstabilisierungssystemelectronic Vehicle Stability System
Mopti M opti
optimales Bremsmomentoptimal braking torque
Mges M tot
gesamtes Bremsmomentoverall braking torque
Melek M elek
elektrisches Bremsmomentelectrical braking torque
Mmech M mech
mechanisches Bremsmomentmechanical braking torque
Melek,max M elec, max
maximales elektrisches Bremsmomentmaximum electric braking torque

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Hybridbremssystem für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Bremsanlage (10) zur Erzeugung eines elektrischen Bremsmoments (Melek) an mindestens einem Fahrzeugrad (30) und einer mechanischen Bremsanlage (20) zur Erzeugung eines mechanischen Bremsmoments (Mmech) an dem mindestens einen Fahrzeugrad (30), wobei eine Auswerte- und Steuereinheit (40) die elektrische Bremsanlage (10) und/oder die mechanische Bremsanlage (20) zur Erzielung eines gesamten Bremsmoments (Mges) an dem mindestens einen Fahrzeugrad (30) ansteuert, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (40) an dem mindestens einen Fahrzeugrad (30) die elektrische Bremsanlage (10) bis zum Erreichen eines vorgebbaren Schwellwert des elektrischen Bremsmoments (Melek) ansteuert, und die mechanische Bremsanlage (20) unterstützend zur Erzielung des geforderten gesamten Bremsmoments (Mges) ansteuert, wobei die Auswerte- und Steuereinheit (40) nach Erreichen einer Reifenhaftungsgrenze eine Schlupfregelung zur Erzielung eines optimalen Bremsmoments (Mopti) an dem mindestens einen Fahrzeugrad (30) durch eine entsprechende Ansteuerung der elektrischen Bremsanlage (10) durchführt.Hybrid brake system for a vehicle with an electric brake system ( 10 ) for generating an electric braking torque (M elek ) on at least one vehicle wheel ( 30 ) and a mechanical brake system ( 20 ) for generating a mechanical braking torque (M mech ) on the at least one vehicle wheel ( 30 ), wherein an evaluation and control unit ( 40 ) the electric brake system ( 10 ) and / or the mechanical brake system ( 20 ) to achieve a total braking torque (M tot ) on the at least one vehicle wheel ( 30 ), characterized in that the evaluation and control unit ( 40 ) on the at least one vehicle wheel ( 30 ) the electric brake system ( 10 ) until it reaches a predefinable threshold value of the electric brake torque (M elek ), and the mechanical brake system ( 20 ) in support of achieving the required total braking torque (M ges ) controls, wherein the evaluation and control unit ( 40 ) after reaching a tire adhesion limit a slip control to achieve an optimal braking torque (M opti ) on the at least one vehicle wheel ( 30 ) by a corresponding control of the electric brake system ( 10 ). Hybridbremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (40) das aktuelle mechanische Bremsmoment (Mmech) der mechanischen Bremsanlage (20) um einen vorgegebenen Bremsmomentwert höher als einen erforderlichen mechanischen Bremsmomentwert einstellt, welcher als zusätzliches Bremsmoment zur Erzielung des geforderten gesamten Bremsmoments (Mges) ermittelt wird, und das aktuelle elektrische Bremsmoment (Melek) der elektrischen Bremsanlage (10) um den vorgegebenen Bremsmomentwert reduziert.Hybrid brake system according to claim 1, characterized in that the evaluation and control unit ( 40 ) the current mechanical braking torque (M mech ) of the mechanical brake system ( 20 ) sets by a predetermined braking torque value higher than a required mechanical braking torque value, which is determined as an additional braking torque to achieve the required total braking torque (M ges ), and the current electric braking torque (M elek ) of the electric brake system ( 10 ) reduced by the predetermined braking torque value. Hybridbremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Bremsanlage (10) an dem mindestens einen Fahrzeugrad (30) einen als rekupierende Bremse eingesetzten elektrischen Antrieb umfasst.Hybrid brake system according to claim 1 or 2, characterized in that the electric brake system ( 10 ) on the at least one vehicle wheel ( 30 ) comprises an electric drive used as a recuperative brake. Hybridbremssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Antrieb als Radnabenmotor ausgeführt ist, dessen Stator (14) drehfest am Fahrzeug angeordnet ist und dessen Rotor (12) an einer Felge (34) des mindestens einen Fahrzeugrads (30) angeordnet ist.Hybrid brake system according to claim 3, characterized in that the electric drive is designed as a wheel hub motor whose stator ( 14 ) is rotatably mounted on the vehicle and its rotor ( 12 ) on a rim ( 34 ) of the at least one vehicle wheel ( 30 ) is arranged. Hybridbremssystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die von der elektrischen Bremsanlage (10) an dem mindestens einen Fahrzeugrad (30) aufgebrachte Bremsleistung in einem Energiespeicher speicherbar ist.Hybrid brake system according to claim 3 or 4, characterized in that the of the electric brake system ( 10 ) on the at least one vehicle wheel ( 30 ) applied braking power can be stored in an energy storage. Hybridbremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die mechanischen Bremsanlage (20) an dem mindestens einen Fahrzeugrad (30) als Trommelbremse oder Scheibenbremse ausgeführt ist.Hybrid brake system according to one of claims 1 to 5, characterized in that the mechanical brake system ( 20 ) on the at least one vehicle wheel ( 30 ) is designed as a drum brake or disc brake. Hybridbremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerte- und Steuereinheit (40) zur Ansteuerung der elektrischen Bremsanlage (10) und der mechanischen Bremsanlage (20) Informationen von Fahrzeugsystemen (52, 54, 56, 58) auswertet.Hybrid brake system according to one of claims 1 to 6, characterized in that the evaluation and control unit ( 40 ) for controlling the electric brake system ( 10 ) and the mechanical brake system ( 20 ) Information of vehicle systems ( 52 . 54 . 56 . 58 ) evaluates. Hybridbremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugsysteme ein manuelles Bremspedal (52) und/oder ein Bremsassistenzsystem (54) und/oder ein Antiblockiersystem (56) und/oder ein elektronisches Fahrzeugstabilisierungssystem (58) umfassen.Hybrid brake system according to claim 7, characterized in that the vehicle systems a manual brake pedal ( 52 ) and / or a brake assist system ( 54 ) and / or an anti-lock system ( 56 ) and / or an electronic vehicle stabilization system ( 58 ). Verfahren zur Ansteuerung eines Hybridbremssystems für ein Fahrzeug, wobei ein an mindestens einem Fahrzeugrad (30) ein elektrisches Bremsmoment (Melek) und ein mechanisches Bremsmoment (Mmech) zur Erzielung eines gesamten Bremsmoments (Mges) erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindestens einen Fahrzeugrad (30) das elektrische Bremsmoment (Melek) bis zum Erreichen eines vorgegebenen Schwellwerts erzeugt wird, und zur Erzielung des geforderten gesamten Bremsmoments (Mges) unterstützend das mechanische Bremsmoment (Mmech) erzeugt wird, wobei nach Erreichen einer Reifenhaftungsgrenze eine Schlupfregelung zur Erzielung eines optimalen Bremsmoments (Mopti) an dem mindestens einen Fahrzeugrad (30) das elektrische Bremsmoment (Melek) korrespondierend eingestellt wird.Method for controlling a hybrid brake system for a vehicle, wherein a vehicle on at least one vehicle ( 30 ) an electrical braking torque (M elek ) and a mechanical braking torque (M mech ) to achieve an overall braking torque (M ges ) are generated, characterized in that on the at least one vehicle wheel ( 30 ) the electric braking torque (M elek ) is generated until reaching a predetermined threshold, and to achieve the required total braking torque (M ges ) supporting the mechanical braking torque (M mech ) is generated, after reaching a tire grip limit slip control to achieve optimum Braking torque (M opti ) on the at least one vehicle wheel ( 30 ) the electric braking torque (M elek ) is set correspondingly. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das aktuelle mechanische Bremsmoment (Mmech) um einen vorgegebenen Bremsmomentwert höher als ein erforderlicher mechanischer Bremsmomentwert eingestellt wird, welcher als zusätzliches Bremsmoment zur Erzielung des geforderten gesamten Brems moments (Mges) ermittelt wird, und das aktuelle elektrische Bremsmoment (Melek) um den vorgegebenen Bremsmomentwert reduziert wird.A method according to claim 7, characterized in that the current mechanical braking torque (M mech ) is set by a predetermined braking torque value higher than a required mechanical braking torque value, which is determined as an additional braking torque to achieve the required total braking torque (M ges ), and current electric braking torque (M elek ) is reduced by the predetermined braking torque value .
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