DE102008037466A1 - Bremssystem mit einer Kombination aus regenerativem Bremsen und Reibungsbremsen für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

Bremssystem mit einer Kombination aus regenerativem Bremsen und Reibungsbremsen für ein Kraftfahrzeug Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem mit einer Kombination aus regnerativem Bremsen und Reibungsbremsen für ein Kraftfahrzeug, umfassend: einen aktiven Hauptbremszylinder mit Bremskraftverstärkung; eine Anzahl von Radbremszylindern, die mit dem Hauptbremszylinder verbunden sind; eine Anzahl von Bremsleitungen, die sich von dem Hauptbremszylinder zu den Radbremszylindern erstrecken; eine Bremssteuereinheit, die mit der Anzahl von Bremsleitungen verbunden ist; mindestens ein Druckminderventil, das in einer der Bremsleitungen angeordnet ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein ein Laufrad oder mehrere Laufräder aufweisendes Fahrzeug, das die Fähigkeit hat, durch Reibungsbremsung oder regenerativ zu bremsen.
  • Die Gestaltung und technische Umsetzung von Bremssystemen für Fahrzeuge, die die Fähigkeit zum regenerativen Bremsen haben, stellen eine besondere Herausforderung dar, da die Laufräder, die regenerativ gebremst werden, es im Allgemeinen erforderlich machen, dass auch Reibungsbremsen zur Verfügung stehen. Bei Rädern, die regenerativ gebremst werden, müssen sowohl regenerative als auch Reibungsbremsen verwendet werden, da das regenerative Bremsen von Zeit zu Zeit nicht zur Verfügung steht. Wenn beispielsweise eine in das regenerative Bremssystem integrierte Energiespeichereinrichtung, wie zum Beispiel eine Traktionsbatterie oder ein Pumpspeicherakkumulator, vollständig geladen ist, steht eine regenerative Bremsmöglichkeit eventuell nicht zur Verfügung. Darüber hinaus ist die regenerative Bremsfähigkeit im Allgemeinen geringer als die Bremsfähigkeit, die eine Reibungsbremse normalerweise aufbringen kann. Daher müssen regenerativ gebremste Räder auch Reibungsbremsen aufweisen, um sicherzustellen, dass das Fahrzeug unter voraussehbaren Betriebsbedingungen eine angemessene Bremsfähigkeit aufweist.
  • Ein anderer Gesichtspunkt hinsichtlich des regenerativen Bremsens ergibt sich aus der Notwendigkeit, eine gewisse Transparenz bezüglich der Betätigung der Bremsen zu erzielen. Da Räder, die regenerativ gebremst werden, weniger Bremskraft von den normalerweise bei Reibungsbremssystemen vorhandenen hydraulischen Hauptbremszylindern benötigen, ist es erforderlich, ein Hochdruckbremsfluid durch einen aktiven Hauptbremszylinder mit Bremskraftverstärkung zuzuführen. Dies ist durch den Wunsch des Fahrers, eine Transparenz bezüglich des Bremsvorgangs zu erzielen, begründet. Mit anderen Worten, ungeachtet ob ein regeneratives Bremsen durchgeführt wird oder nicht, wird versucht, einen äquivalenten Weg und Betätigungsdruck des Bremspedals zu erzielen. Diese Transparenz stellt sicher, dass der Benutzer des Fahrzeugs ein gleichbleibendes Ansprechverhalten des Bremspedals erhält.
  • Wie oben erwähnt wurde, ist es bekannt, aktiven Hauptbremszylinder mit Bremskraftverstärkung bei regenerativen Bremssystemen für Hybridfahrzeuge zu verwenden. Um die oben genannte Transparenz in angemessener Weise zu erzielen, kann der Hydraulikdruck, der im Normalfall auf die Reibungsbremsen übertragen werden würde, durch die Verwendung von Magnetventilen begrenzt werden, die bei hydraulischen oder elektronischen Antiblockier- oder Stabilitätssteuerungen oder bei Antriebssteuerungseinheiten (HECU) verwendet werden. Derartige Einheiten verwenden jedoch Ventile, die typischerweise über sehr kurze Zeiträume mit einer hohen Frequenz arbeiten müssen, wodurch sie im Allgemeinen ungeeignet für die Verwendung in dem Typ eines kombinierten regenerativen und Reibungsbremssystems sind, das in dieser Beschreibung erläutert wird.
  • Von daher liegt der Erfindung das Problem zu Grunde, ein verbessertes Bremssystem mit einer Kombination aus regenerativem Bremsen und Reibungsbremsen zur Verfügung zu stellen, wodurch eine koordinierte Verwendung des Reibungsbremsens und des regenerativen Bremsens für übliche Laufräder ermöglicht wird, ohne dass die mit einer Modifikation der HECU-Hardware verbundenen Kosten und Schwierigkeiten auftreten.
  • Das Problem wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Weiterbildungen der Erfindungen sind in den abhängigen Ansprüchen erfasst.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Bremssystem mit einer Kombination aus regenerativem Bremsen und Reibungsbremsen für ein Kraftfahrzeug einen aktiven Hauptbremszylinder mit Bremskraftverstärkung, der mit einer Anzahl von Radbremszylindern über sich von dem Hauptbremszylinder zu den Radbremszylindern erstreckenden Bremsleitungen verbunden ist. Eine Bremssteuereinheit ist mit den Bremsleitungen verbunden. Mindestens ein Druckminderventil ist in einer der Bremsleitungen angeordnet, die sich von dem Hauptbremszylinder zu mindestens einem Radbremszylinder erstrecken, der zum Bremsen eines regenerativ bremsbaren Rads dient.
  • Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Druckminderventil entweder in Strömungsrichtung vor oder hinter der Bremssteuereinheit angeordnet sein. Die Bremssteuereinheit selbst kann als elektronische Antiblockier-Bremseinheit oder als hydraulisch betätigte Antiblockier-Bremseinheit oder als elektronische Fahrzeugstabilitätssteuerung oder als elektronische Antriebssteuereinheit ausgebildet sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein Bremssystem weiter ein Bypassventil umfassen, das in strömungstechnischer Hinsicht parallel relativ zu dem Druckminderventil angeordnet ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das Druckminderventil so eingestellt, dass es verhindert, dass Bremsflüssigkeit mit einem Druck, der kleiner als ein vorbestimmter Druck ist, der der Bremskraft entspricht, die während eines maximalen regenerativen Bremsvorgangs erzeugt wird, von dem Hauptbremszylinder zu einem ein regenerativ bremsbares Rad bremsenden Radbremszylinder strömt. Als Alternative kann das Druckminderventil so eingestellt sein, dass es gestattet, dass Bremsflüssigkeit von dem Hauptbremszylinder zu dem Radbremszylinder des regenerativ bremsbaren Rads mit einem Druck fließt, der proportional zu dem stromaufwärts herrschenden Fluiddruck innerhalb derjenigen Bremsleitung ist, an der das Druckminderventil angebracht ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Druckminderventil entweder als mechanisch betätigtes Ventil oder als elektronisch betätigtes Ventil, das von einem Regler betätigt wird, ausgebildet sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann ein aktiver Hauptbremszylinder mit Bremskraftverstärkung gemäß der vorliegenden Erfindung entweder als dualer Hauptbremszylinder mit einem diagonalen Ausgang oder als dualer Hauptbremszylinder mit Ausgängen für die Vorder- und Hinterräder ausgebildet sein.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Druckminderventil elektronisch betätigt werden, so dass das Ventil auf eine minimale Durchflussbeschränkung eingestellt ist, wenn die Bremssteuereinheit in einem Stabilitäts- oder Antriebssteuerungsmodus arbeitet.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Kraftfahrzeug einen Verbrennungsmotor und einen von dem Motor angetriebenen regenerativen Antriebsstrang, wobei der regenerative Antriebsstrang operativ mit einer Anzahl von Laufrädern verbunden ist. Eine Energiespeichereinrichtung ist mit dem regenerativen Antriebsstrang gekoppelt. Ein aktiver Hauptbremszylinder mit Bremskraftverstärkung ist über Bremsleitungen, die auch mit einer Bremssteuereinheit verbunden sind, mit einer Anzahl von Radbremszylindern verbunden. Ein Druckminderventil ist operativ einem der Radbremszylinder zugeordnet, der zum Bremsen eines mit der regenerativen Bremseinrichtung verbundenen Laufrads dient.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung hat das Druckminderventil die Funktion zu verhindern, dass Bremsfluid zu mindestens einem Radbremszylinder, der operativ einem regenerativ gebremsten Rad zugeordnet ist, strömen kann, wenn der Ausgangsdruck des aktiven Hauptbremszylinders mit Bremskraftverstärkung niedriger als ein vorbestimmter Ausgangsdruck ist, was erforderlich ist, um eine Bremskraft zu erzeugen, die einer maximalen regenerativen Bremskraft äquivalent ist.
  • Ein Vorteil eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass Magnetventile in Standardausführung für eine hydraulische/elektronische Steuereinheit (HECU) verwendet werden können, so dass die Kosten für die Ausstattung eines Hybridfahrzeugs mit einem regenerativen Bremssystem verringert werden.
  • Ein weiterer Vorteil eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die von einem aktiven Hauptbremszylinder mit Bremskraftverstärkung erzeugte Bremsleistung problemlos geregelt werden kann, ohne dass eine umfangreiche zusätzliche Elektronik in dem Fahrzeugsystem vorgesehen werden muss.
  • Andere Vorteile sowie Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch das Lesen der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen ersichtlich. Es zeigen:
  • 1 ist eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit einem Bremssystem gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 2 ist eine schematische Darstellung eines in ein Kraftfahrzeug 10 eingebauten Bremssystems, das einen geteilten vorderen/hinteren Bremskreis hat.
  • 3 ist eine der 2 ähnliche Darstellung, zeigt jedoch ein Bremssystem mit einer diagonalen Bremskreisteilung.
  • 4 zeigt ein Bremssystem mit einem elektronisch geregelten Druckminderventil gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in der 1 gezeigt ist, wird ein Fahrzeug 10 von einem Motor 12 angetrieben und umfasst eine Anzahl Laufräder 14a und 14b. Die Laufräder 14a werden von Radbremszylindern 20 gebremst und die Laufräder 14b werden von Radbremszylindern 18 gebremst. Die Laufräder 14b sind beide regenerativ bremsbar. Der Motor/Generator 26, der in das regenerative Bremssystem integriert ist, kann entweder einen elektrischen Motor/Generator oder eine(n) fluidische(n) Motor/Pumpe umfassen und sorgt entsprechend den Befehlen eines Reglers 40 für ein regeneratives Bremsen. Der Motor/Generator 26 ist mit einer Energiespeichereinheit 30 verbunden, die entweder als Traktionsbatterie oder als Fluidakkumulator oder als eine andere Art von Vorrichtung ausgeführt sein kann, die einem Fachmann bekannt ist und sowohl von dieser Offenbarung nahegelegt wird als auch kompatibel zu dem Motor/Generator 26 ist. Die Laufräder 14b können regenerativ gebremst werden, so dass die Energiespeichereinheit 30 geladen wird, oder die Laufräder 14b können mit Reibungsbremsen unter Verwendung der Radbremszylinder 18 gebremst werden. Darüber hinaus können die Laufräder 14b durch das gleichzeitige Anwenden eines regenerativen Bremsens und eines Reibungsbremsens gebremst werden.
  • Das in dem Fahrzeug 10 eingebaute Bremssystem umfasst ein Bremspedal 33, das mit einem aktiven Hauptbremszylinder 32 mit Bremskraftverstärkung verbunden ist. Der Hauptbremszylinder 32 sorgt für eine gleichmäßige Leistung und einen gleichmäßigen Betätigungsweg des Bremspedals ungeachtet dessen, ob das Fahrzeug 10 regenerativ oder durch Reibungsbremsen gebremst wird. Das Bremssystem umfast weiter eine hydraulische oder elektronische Steuereinheit (HECU) 38, die zwischen dem aktiven Hauptbremszylinder 32 mit Bremskraftverstärkung und den Radbremszylindern 20 und 18 eingekoppelt ist. Eine Anzahl Bremsleitungen, die bei 48, 52 und 54 gezeigt ist, erstreckt sich von dem Hauptbremszylinder 32 zu der HECU 38 und schließlich zu den Radbremszylindern 18 und 20. Die HECU kann als elektronische Antiblockier-Bremseinheit oder als hydraulisch betätigte Antiblockier-Bremseinheit oder als elektronische Fahrzeugstabilitätssteuerung oder als elektronische Antriebssteuereinheit ausgebildet sein. Darüber hinaus kann die HECU 38 als eine Einheit ausgebildet sein, um nicht nur die Funktion einer Fahrzeugstabilitätssteuerung, sondern auch die einer elektronischen Antriebssteuerung und einer Antiblockier-Bremsvorrichtung auszuführen. Dieses Detail wird diejenigen überzeugen, die das System gemäß der vorliegenden Erfindung verwenden wollen.
  • Die 2 zeigt eine Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung, bei der ein einziges Druckminderventil 34 zwischen dem Hauptbremszylinder 32 und der HECU 38 angeordnet ist. Das Druckminderventil 34 ist so eingestellt, dass es verhindert, dass Bremsflüssigkeit mit einem Druck, der kleiner als ein vorbestimmter Druck ist, der der Bremskraft entspricht, die während eines maximalen regenerativen Bremsvorgangs erzeugt wird, von dem Hauptbremszylinder 32 zu den die regenerativ bremsbaren Räder 14b bremsenden Radbremszylindern 18 strömt. Mit anderen Worten verhindert das Druckminderventil 34 das Strömen von Bremsfluid zu den Radbremszylindern 18, wenn der Ausgangsdruck des Hauptbremszylinders 32 kleiner als der Ausgangsdruck ist, der erforderlich ist, um eine Bremskraft zu erzeugen, die einer maximalen regenerativen Bremskraft äquivalent ist. Auf diese Weise können die Räder 14b regenerativ gebremst werden, während die Räder 14a gleichzeitig mit Reibungsbremsen gebremst werden, ohne dass es erforderlich ist, irgendeines der in der HECU 38 verwendeten elektronischen Ventile auszulösen.
  • Die 2 zeigt eine Konfiguration, bei der die vorderen und hinteren Bremsen ab dem Hauptbremszylinder 32 in separate Kreise geteilt sind. Die 3 ist der 2 ähnlich, zeigt jedoch eine diagonale Teilung der Bremskreise. Als Ergebnis hiervon werden zwei Druckminderventile 34 verwendet, nämlich ein Druckminderventil für jedes der Hinterräder 14b. Die 1 und 2 zeigen auch Bypassventile 36, die durch einen elektronischen Regler 40 betätigt werden. Die Bypassventile 36 ermöglichen es, wie ihr Name nahelegt, dass Fluid um die Druckminderventile 34 herum strömt, um der HECU 38 unter bestimmten Bedingungen, wie beispielsweise bei einem Betrieb in einem Antriebs/Stabilitätsmodus, zu gestatten, unabhängig von den Druckminderventilen 34 zu arbeiten, so dass der HECU 38 ermöglicht wird, Fluid aus dem Behälter des Bremshauptzylinders 32 zu entnehmen oder für den Fall, dass das Bremssystem betriebstechnisch beeinträchtigt ist, zu gestatten, dass ausreichend Bremskraft entwickelt wird.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung können die Druckminderventile 34 so eingestellt sein, dass sie gestatten, dass Bremsflüssigkeit von dem Hauptbremszylinder 32 zu den Radbremszylindern 34, die die regenerativ bremsbaren Räder 14b bremsen, mit einem Druck fließt, der proportional zu dem von dem Hauptbremszylinder 32 erzeugten, stromaufwärts herrschenden Fluiddruck ist.
  • Die 4 zeigt eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der der Regler 40 das Druckminderventil 44 betätigt, um das Druckminderventil 44 in einen Status mit minimaler Durchflussbeschränkung zu bringen, wenn die HECU 38 in einem Stabilitätsmodus oder in einem anderen Modus arbeitet, der eine minimale Durchflussbeschränkung in der sich zwischen dem Hauptzylinder 32 und der HECU 38 erstreckenden Bremsleitung 52 erfordert. Der Regler 40 kann ein separates Bauteil sein, oder er kann in die Steuereinheit 38 integriert sein oder er kann in eine Antriebssteuerung oder in eine andere Art von bordinterner Steuerungseinrichtung integriert sein.
  • Obwohl die Erfindung unter Bezugnahme auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es selbstverständlich, dass verschiedene Modifikationen, Abänderungen und Anpassungen von einem Fachmann vorgenommen werden können, ohne vom Gedanken und Umfang der Erfindung abzuweichen.

Claims (14)

  1. Bremssystem mit einer Kombination aus regenerativem Bremsen und Reibungsbremsen für ein Kraftfahrzeug, umfassend: einen aktiven Hauptbremszylinder mit Bremskraftverstärkung; eine Anzahl von Radbremszylindern, die mit dem Hauptbremszylinder verbunden sind; eine Anzahl von Bremsleitungen, die sich von dem Hauptbremszylinder zu den Radbremszylindern erstrecken; eine Bremssteuereinheit, die mit der Anzahl von Bremsleitungen verbunden ist; mindestens ein Druckminderventil, das in einer der Bremsleitungen angeordnet ist.
  2. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Druckminderventil in einer Bremsleitung angeordnet ist, die sich von dem Hauptbremszylinder zu dem mindestens einen Radzylinder erstreckt, der ein regenerativ bremsbares Rad bremst.
  3. Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Druckminderventil an einer stromaufwärts von der Bremssteuereinheit liegenden Stelle angeordnet ist.
  4. Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Druckminderventil an einer stromabwärts von der Bremssteuereinheit liegenden Stelle angeordnet ist.
  5. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssteuereinheit eine elektronische Antiblockier-Bremseinheit umfasst.
  6. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssteuereinheit eine hydraulisch betätigte Antiblockier-Bremseinheit umfasst.
  7. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssteuereinheit eine elektronische Fahrzeugstabilitätssteuerung umfasst.
  8. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssteuereinheit eine elektronische Antriebssteuereinheit umfasst.
  9. Bremssystem nach Anspruch 1, das weiter ein Bypassventil umfasst, das in strömungstechnischer Hinsicht parallel relativ zu dem Druckminderventil angeordnet ist.
  10. Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderventil so eingestellt ist, dass es verhindert, dass Bremsflüssigkeit mit einem Druck, der kleiner als ein vorbestimmter Druck ist, der der Bremskraft entspricht, die während eines maximalen regenerativen Bremsvorgangs erzeugt wird, von dem Hauptbremszylinder zu dem mindestens einen ein regenerativ bremsbares Rad bremsenden Radbremszylinder strömt.
  11. Bremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckminderventil so eingestellt ist, dass es gestattet, dass Bremsflüssigkeit von dem Hauptbremszylinder zu dem mindestens einen das regenerativ bremsbare Rad bremsenden Radbremszylinder mit einem Druck fließt, der proportional zu dem stromaufwärts herrschenden Fluiddruck innerhalb derjenigen Bremsleitung ist, an der das Druckminderventil angebracht ist.
  12. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Druckminderventil ein mechanisch betätigtes Ventil umfasst.
  13. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder einen dualen Hauptbremszylinder mit einem diagonalen Ausgang umfasst.
  14. Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hauptbremszylinder einen dualen Hauptbremszylinder mit separaten Ausgängen für die vorderen und hinteren Räder umfasst.
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