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 PDFInfo
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Abstract
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
In
der Patentschrift
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:
Wie
aus
Wie
aus
Wie
aus
Die
Regelung der elektrischen Bremsanlage
Wie
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Wie
aus
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
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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