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Die
Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zur Steuerung eines
regenerativen Antriebs mit einer primären Antriebsquelle,
einer regenerativen Antriebsquelle und einer Betriebsbremse.
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In
der Regel werden Fahrzeuge angetrieben, indem durch eine primäre
Antriebsmaschine ein Antriebsdrehmoment erzeugt wird. Zum Abbremsen
der Fahrzeuge ist eine Betriebsbremse vorgesehen, die die kinetische
Energie in Wärme umwandelt. Die dabei erzeugte Wärme
ist verloren. Um den Gesamtwirkungsgrad zu verbessern ist es daher
bekannt, zusätzlich zu der primären Antriebsquelle,
meist ein Verbrennungsmotor, eine regenerative Antriebsquelle vorzusehen.
Solche regenerativen Antriebsquellen können beispielsweise
mit einem Hochdruckspeicher verbundene hydrostatische Kolbenmaschinen
sein, die während eines Bremsvorgangs kinetische Energie
in Druckenergie umwandeln und diese in dem Hochdruckspeicher speichern.
Zur Rückgewinnung der gespeicherten Energie wird die hydrostatische Kolbenmaschine
als Motor betrieben, die ein Abtriebsmoment erzeugt, das wiederum
dem Fahrantrieb zur Verfügung gestellt werden kann. Ein
solches Antriebssystem ist z. B. in der
DE 10 2005 060 990 A1 gezeigt.
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Problematisch
an solchen Systemen ist es, dass die Integration der regenerativen
Antriebsquelle in das Steuerungskonzept komplex ist und tiefe Eingriffe
in die Steuerung des herkömmlichen Antriebssystems, also
mit der primären Antriebsquelle, erforderlich sind.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein vereinfachtes System
zur Steuerung eines regenerativen Antriebs und ein Verfahren zum Steuern
eines solchen regenerativen Antriebs zu schaffen.
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Die
Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße System
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das Verfahren zur Steuerung
des regenerativen Antriebs mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
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Erfindungsgemäß weist
das System zur Steuerung eines regenerativen Antriebs eine primäre Antriebsquelle,
eine regenerative Antriebsquelle und eine Betriebsbremse auf. Die
primäre Antriebsquelle ist beispielsweise als Verbrennungskraftmaschine ausgeführt
und wirkt vorzugsweise über ein Schaltgetriebe mit zumindest
zwei Übersetzungsstufen mit wenigstens einer angetriebenen
Achse zusammen. Die regenerative Antriebsquelle kann eine hydrostatische
Kolbenmaschine sein, wenn es sich um einen regenerativen hydrostatisch-mechanischen
Fahrantrieb handelt. Der Gedanke der Erfindung ist jedoch in gleicher
Weise realisierbar, wenn anstelle der hydrostatischen Antriebsquelle
beispielsweise eine elektrische vorgesehen ist.
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Die
Betriebsbremse wirkt beispielsweise in Form von Scheibenbremsen
auf die angetriebenen Räder sowie möglicherweise
darüber hinaus auch auf nicht angetriebene Räder.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Betriebsbremse um ein sogenanntes elektrisches
Bremssystem, bei dem durch einen Bediener des Fahrzeugs lediglich
ein Bremssignal erzeugt wird, welches einer erwünschten
Verzögerung entspricht. Die erwünschte Verzögerung
kann dabei in Form einer negativen Beschleunigung oder aber eines
Bremsmoments vorgegeben werden. Bei dem erfindungsgemäßen
System ist ein Steuergerät zur Steuerung der regenerativen
Antriebsquelle vorgesehen. Dabei wird das durch die regenerative
Antriebsquelle erzeugte Abtriebsmoment, beziehungsweise die durch
sie im Falle des Betriebs als Pumpe erzeugte Last, eingestellt.
Das Steuergerät ist mit einer ersten Steuervorrichtung
zur Steuerung der primären Antriebsquelle verbunden. Mit
Hilfe dieser Steuervorrichtung ist bei der primären Antriebsquelle
das von der primären Antriebsquelle zu erzeugende Antriebsmoment
einstellbar. Die Steuerung erfolgt beispielsweise bei einer Dieselbrennkraftmaschine
durch Vorgabe einer Einspritzmenge.
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Weiterhin
ist eine zweite Steuervorrichtung zur Steuerung der Betätigung
der Betriebsbremse vorgesehen. Diese zweite Steuervorrichtung ist ebenfalls
mit dem Steuergerät zur Steuerung der regenerativen Antriebsquelle
verbunden. Ferner ist das Steuergerät mit einem Führungsrechner
und dieser mit einer Fahrwunschvorgabevorrichtung verbunden. Die
Fahrwunschvorgabevorrichtung ist im einfachsten Fall ein Fahrpedal,
welches wie bei bekannten Antrieben mit der ersten Steuervorrichtung
verbunden ist.
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Das
beschriebene System hat den Vorteil, dass bereits bekannte Antriebe,
die ebenfalls über eine erste Steuervorrichtung zum Ansteuern
der Verbrennungskraftmaschine und eine zweite Steuervorrichtung
zur Betätigung der Betriebsbremse verfügen, mit
einer regenerativen Antriebsquelle nachgerüstet werden
können. Anstelle der aufwändigen Integration in
die Steuerungsalgorithmen der Steuervorrichtungen wird eine Kommunikation
zwischen den einzelnen Steuervorrichtungen und dem Steuergerät
der regenerativen Antriebsquelle ermöglicht.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren wird unterschieden
zwischen einer Fahrt, bei der beispielsweise durch Betätigung
eines Fahrpedals oder eines Fahrhebels ein Signal für einen
Fahrwunsch durch einen Benutzer vorgegeben wird. Dieses Signal wird
von dem Führungsrechner zu einem Wunschmoment umgerechnet,
welches durch das Steuergerät eingelesen wird. In dem Steuergerät wird
ein Grenzwert für eine sich aus dem Signal des Fahrwunschs
ergebende Steuergröße ermittelt. Der ermittelte
Grenzwert wird an die erste Steuervorrichtung, die die primäre
Antriebsquelle steuert, übermittelt. Die Steuergröße
ist diejenige Größe, die durch die erste Steuervorrichtung
auf Basis des Signals für einen Fahrwunsch ohne Eingriff
durch das Steuergerät ermittelt wird. Durch das zusätzliche
Erzeugen des Grenzwerts für die Steuergröße
wird dann automatisch das durch die regenerative Antriebsquelle realisierbare
Antriebsmoment berücksichtigt. Der Grenzwert bewirkt eine
Momentenlimitierung durch die primäre Antriebsquelle.
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Außerdem,
vorzugsweise nur im Falle, dass das Fahrpedal nicht betätigt
wird und das Signal für einen Fahrwunsch folglich auf Null
fällt, wird ein Maximalverzögerungskennwert durch
das Steuergerät ermittelt. Dieser Maximalverzögerungskennwert
ist die maximale Verzögerung, die durch die regenerative
Antriebsquelle realisierbar ist. Im Falle der hydrostatischen Kolbenmaschine
als regenerativer Antriebsquelle entspricht dies der maximal möglichen hydrostatischen
Bremsleistung, beziehungsweise des maximal realisierbaren Bremsmoments.
Dieser Maximalverzögerungskennwert wird an die zweite Steuervorrichtung übermittelt.
Soll nun das Fahrzeug tatsächlich abgebremst werden, so
hat die zweite Steuervorrichtung zur Betätigung der Betriebsbremse
die Informationen über das durch die regenerative Antriebsquelle
realisierbare Bremsmoment. Dementsprechend kann die zusätzlich
erzeugte Bremsleistung beziehungsweise das Bremsmoment unter Berücksichtigung
des hydrostatischen Bremsmoments eingestellt werden.
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Das
erfindungsgemäße System und das erfindungsgemäße
Verfahren haben den Vorteil, dass die wesentlichen Eingriffe in
das System durch das Steuergerät der regenerativen Antriebsquelle
selbst realisiert werden. So wird insbesondere das Management der
verfügbaren Momente praktisch ausschließlich durch
das Steuergerät realisiert werden. Durch die erste und
die zweite Steuervorrichtung wird dann lediglich innerhalb der durch
das Steuergerät vorgegebenen Momentenverteilung die Ansteuerung vorgenommen.
Als Schnittstelle zu beispielsweise der zweiten Steuervorrichtung
kann eine üblicherweise bereits bei solchen Steuervorrichtungen
für elektrische Betriebsbremsen vorgesehene Schnittstelle verwendet
werden.
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In
den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen des
erfindungsgemäßen Systems und des erfindungsgemäßen
Verfahrens realisiert.
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Insbesondere
ist es vorteilhaft, wenn die Steuervorrichtung so ausgebildet ist,
dass sie den Grenzwert zur Limitierung einer sich aus dem Signal der
Fahrwunschvorgabevorrichtung ergebenden Steuergröße
an die erste Steuervorrichtung übermitteln kann. Dieser
Grenzwert wird der ersten Steuervorrichtung zugeführt und
dort mit einer auf Basis des Signals für den Fahrwunsch
ermittelten Steuergröße verglichen. Überschreitet
die ermittelte Steuergröße den Grenzwert, so wird
die primäre Antriebsquelle dennoch lediglich mit einer
dem Grenzwert entsprechenden Steuergröße beaufschlagt.
Auf diese Weise kann einfach erreicht werden, dass die Momente,
die durch die regenerative Antriebsquelle und die primäre
Antriebsquelle erzeugt werden, in Summe den Fahrwunsch nicht übersteigen.
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Zudem
ist es vorteilhaft, wenn das Steuergerät mit einem Bedienelement
zur Vorgabe einer Standardverzögerung verbunden ist. Der
Maximalverzögerungskennwert, der in dem Steuergerät
ermittelt wird, wird dann unter Berücksichtigung der einstellbaren
Standardverzögerung ermittelt. Der Maximalverzögerungskennwert
ist dabei derjenige Kennwert, der sich aus dem theoretisch realisierbaren
maximalen Verzögerungsmoment der regenerativen Antriebsquelle
abzüglich der eingestellten Standardverzögerung
ergibt. Dies hat den Vorteil, dass im Falle der Betätigung
einer Betriebsbremse die zweite Steuervorrichtung der Betriebsbremse
unmittelbar eine Information darüber erhält, welcher
Teil der durch einen Bediener angeforderten zusätzlichen Bremsmoments
noch durch die regenerative Antriebsquelle dargestellt werden kann.
Hiermit wird sichergestellt, dass eine maximale Umwandlung von kinetischer
Energie in gespeicherte Energie erfolgt. Die Bremsleistung bzw.
das Bremsmoment der Betriebsbremse wird dagegen so eingestellt,
dass nur das nicht durch den regenerativen Antrieb realisierbare
Bremsmoment durch die Betriebsbremse realisiert wird.
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Dies
ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn durch das Steuergerät
der regenerativen Antriebsquelle diese so eingestellt wird, dass
die Standardverzögerung erreicht wird, wenn das Signal
für einen Fahrwunsch und gleichzeitig ein durch einen Benutzer
am Bremspedal vorgegebenes Bremssignal Null sind. In diesem Fall
wird das Fahrzeug also auf eine durch einen Fahrer einstellbare
Verzögerung eingestellt, ohne dass der Fahrer hierzu etwas
beitragen muss. Dies verbessert den Fahrkomfort und die Bedienbarkeit,
beispielsweise bei Bussen oder Müllfahrzeugen, die aufgrund
ihrer intensiven Fahrzyklen häufig mit Hybridsystemen für
den Fahrantrieb ausgerüstet sind. Durch den Fahrer wird
dann nur noch eine zusätzliche Verzögerung über
die Betriebsbremse ausgelöst, wenn die eingestellte Standardverzögerung,
beispielsweise bei einer Bergabfahrt nicht ausreichend ist.
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Um
beispielsweise unterschiedliche Verluste innerhalb des Antriebsstrangs
kompensieren zu können, die aufgrund von Gangwechseln variieren
können, ist es außerdem bevorzugt, bei der Ansteuerung der
regenerativen Antriebsquelle ein auftretendes Schleppmoment zu berücksichtigen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt
und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines Fahrantriebs mit einer hydrostatischen
Kolbenmaschine als regenerativer Antriebsquelle;
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2 ein
vereinfachtes Ablaufdiagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Verfahrens; und
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3 eine
schematische Darstellung der Funktionsüberwachung in dem
erfindungsgemäßen System.
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Das
in der 1 dargestellte Hybridsystem umfasst eine primäre
Antriebsquelle, die i. d. R. als Brennkraftmaschine 2 ausgeführt
ist. Im Falle einer Dieselbrennkraftmaschine wird die von der Brennkraftmaschine 2 erzeugte
Leistung bzw. das abgegebene Antriebsmoment durch eine Einspritzanlage 3 wesentlich
bestimmt. Die Einspritzanlage 3 erhält hierzu
von einer ersten Steuervorrichtung 4 ein Steuersignal.
Entsprechend dem Steuersignal wird die Einspritzmenge geregelt.
Die Brennkraftmaschine 2 ist mit einer Abtriebswelle 5 mit
einer angetriebenen Fahrzeugachse 6 verbunden. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel ist eine vereinfachte Anordnung gezeigt,
bei der auf die zusätzliche Anordnung von zwischen der
Brennkraftmaschine 2 und der angetriebenen Fahrzeugachse 6 befindlichen
Fahrzeuggetrieben abgesehen wurde. Es ist jedoch selbstverständlich,
dass solche ebenfalls vorgesehen sein können.
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Zur
Rückgewinnung bzw. Speicherung von freiwerdender kinetischer
Energie im Verzögerungsfall ist als regenerative Antriebsquelle
eine hydrostatische Kolbenmaschine 7 vorgesehen. Die hydrostatische
Kolbenmaschine 7 ist i. d. R. als Schrägscheibenmaschine
ausgeführt, für den Betrieb in zwei Richtungen
ausgelegt und kann sowohl als Pumpe als auch als Motor betrieben
werden. Die hydrostatische Kolbenmaschine 7 fördert
im Verzögerungsfall aus einem Tankvolumen Druckmittel gegen
den in einem Hochdruckspeicher 8 herrschenden Druck. Zur Rückgewinnung
der Energie aus dem Hochdruckspeicher 8 wird das Druckmittel über
die hydrostatische Kolbenmaschine 7 in das Tankvolumen
entspannt. Dabei wird ein Abtriebsmoment erzeugt, welches im dargestellten
Ausführungsbeispiel über eine Getriebestufe auf
die Abtriebswelle 5 übertragbar ist. Hierzu kann
die Getriebestufe und damit die hydrostatische Kolbenmaschine 7 mittels
einer Kupplung 20 mit der Abtriebswelle 5 verbunden
werden. Für den Fall, dass z. B. ein vollständig
gefüllter Hochdruckspeicher 8 vorliegt, kann bei
geöffneter Kupplung 20 vermieden werden, dass
durch die hydrostatische Kolbenmaschine 7 sowie die Reibung
in der Getriebestufe Verluste im Gesamtantrieb entstehen.
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Zur
Einstellung sowohl des Bremsmoments beim Speichern von Energie in
dem Hochdruckspeicher 8 als auch des zugeführten
Abtriebsmoments bei Entnahme von Druckmittel aus dem Hochdruckspeicher 8 ist
eine Verstellvorrichtung 9 vorgesehen. Die Verstellvorrichtung 9 wirkt
mit einem Verstellmechanismus der hydrostatischen Kolbenmaschine 7 zusammen
und verstellt beispielsweise im Falle einer Schrägscheibenmaschine
den sog. Schwenkwinkel. Damit wird das Hubvolumen in der hydrostatischen Kolbenmaschine 7 eingestellt.
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Die
Stellvorrichtung 9 ist mit einem Steuergerät 10 zum
Ansteuern der hydrostatischen Kolbenmaschine 7 verbunden.
Das Steuergerät 10 ermittelt den erforderlichen
Schwenkwinkel für die hydrostatische Kolbenmaschine 7 und
gibt ein entsprechendes Steuersignal an die Stellvorrichtung 9 aus.
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Weiterhin
weist der Antrieb eine Betriebsbremse auf, die im dargestellten
Ausführungsbeispiel vereinfacht durch die beiden Scheibenbremsen 11 an der
angetriebenen Fahrzeugachse 6 dargestellt sind. Es ist
jedoch selbstverständlich auch möglich, die weiteren,
auch nicht angetriebenen Fahrzeugachsen über eine solche
Betriebsbremse abzubremsen. Die Betriebsbremse umfasst ferner eine
Vorrichtung 12, die auf Basis eines elektrischen oder pneumatischen Eingangssignals
einen Druck in den Bremszylindern der Betriebsbremse aufbaut. Die
Vorrichtung 12 ist mit einer zweiten Steuervorrichtung 13 verbunden und
erhält von dieser das Eingangssignal. Das Eingangssignal
wird i. d. R. bei ausschließlicher Betätigung
der Betriebsbremse an einem Bremspedal 16 durch einen Sensor 17 erfasst.
Das erfasste Bremssignal wird der zweiten Steuervorrichtung 13 übermittelt.
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In ähnlicher
Weise ist die erste Steuervorrichtung 4 mit einem Führungsrechner 40 verbunden, der
seinerseits mit einem an einem Fahrpedal 14 angeordneten
Sensor 15 verbunden ist. Mittels des Fahrpedals 14 gibt
ein Bediener einen Fahrwunsch vor und erzeugt so ein Signal für
einen Fahrwunsch, sofern er das Fahrpedal 14 aus seiner
Ruheposition heraus betätigt. Das Signal für den
Fahrwunsch wird an den Führungsrechner 40 übermittelt.
Der Führungsrechner 40 ermittelt aus dem Signal
für den Fahrwunsch ein Fahrerwunschmoment und ein Signal
für das Fahrerwunschmoment, welches letztlich ebenfalls
ein Signal für den Fahrwunsch darstellt. Das Fahrerwunschmoment
wird mittels des Signals für das Fahrerwunschmoment, welches
letztlich ebenfalls ein Signal für den Fahrwunsch darstellt,
von dem Führungsrechner 40 an die Einspritzanlage 3 und
an das Steuergerät 10 übermittelt.
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Es
wird zur Erläuterung des erfindungsgemäßen
Systems und Verfahrens immer davon ausgegangen, dass die Anforderungen
sich jeweils auf Momente beziehen. Es ist jedoch ebenso gut möglich,
dass Beschleunigungsgrößen bearbeitet werden.
Diese werden dann intern in dem Steuergerät und den Steuervorrichtungen
durch Berücksichtigung der Fahrzeugmasse umgesetzt.
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Zusätzlich
zu der Fahrwunschvorgabeeinrichtung in Form des Fahrpedals 14 sowie
der Bremssignalerzeugungsvorrichtung in Form des Bremspedals 16 mit
dem Sensor 17 ist ein weiteres Bedienelement 18 vorgesehen.
Das Bedienelement 18 ist dazu vorgesehen, dass durch einen
Bediener eine Standardverzögerung eingestellt werden kann, wie
es beispielsweise bei Nutzfahrzeugen für Retarder bekannt
ist. Hierzu wird eine Stellung des Bedienelements 18 durch
einen weiteren Sensor 19 erfasst und in Form eines elektrischen
Signals für die Standardverzögerung dem Steuergerät 10 übermittelt. Solche
zusätzlichen Bedienelemente sind bei bekannten Redardersystemen
bereits im Einsatz. Auf die genaue Funktionsweise muss daher an
dieser Stelle nicht noch einmal eingegangen werden. Das Bedienelement 18 ist
zwischen einer Nullstellung und einem Höchstwert beliebig
einstellbar. In Abhängigkeit von dem eingestellten Wert
wird durch das Steuergerät 10 die Stellvorrichtung 9 der
hydrostatischen Kolbenmaschine 7 so angesteuert, dass sich
eine dem durch das Bedienelement 18 vorgegebene Verzögerung
einstellt, wenn der Bediener das Fahrpedal 14 vollständig
entlastet. Das Signal für den Fahrwunsch sinkt damit auf
Null. Das Signal für das Fahrerwunschmoment wird durch
den Führungsrechner 40 angepasst. Auch das Bremspedal 16 soll
in diesem Moment nicht betätigt sein. Das Steuergerät 10 erkennt
die vorgegebene Standardverzögerung und stellt die hydrostatische
Kolbenmaschine 7 daher auf einen Wert ein, mit dem eine
hydrostatische Bremsung mit dem vorgegebenen Moment erfolgt. Infolgedessen
wird Druckmittel aus dem Tank in den Hocdruckspeicher 8 gefördert.
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Um
erkennen zu können, ob das Fahrpedal 14 betätigt
ist oder nicht, ist der Sensor 15 des Fahrpedals 14 mit
dem Steuergerät 10 über den Führungsrechner 40 verbunden.
Das Signal bzgl. des Fahrwunsches, das im Beispiel durch den Führungsrechner 40 ermittelte
Fahrerwunschmoment, wird nicht nur der ersten Steuervorrichtung 4,
sondern auch dem Steuergerät 10 übermittelt.
Andererseits ist auch das Steuergerät 10 mit der
ersten Steuervorrichtung 4 verbunden. Tritt ein Fahrer
zum Erzeugen, beispielsweise eines Beschleunigungswunsches, das
Fahrpedal 14 nieder, so wird diese Information zunächst über
den Führungsrechner 40 dem Steuergerät 10 und
der ersten Steuervorrichtung 4 übermittelt. Das
Steuergerät 10 ist über den Zustand des regenerativen
Antriebssystems informiert. Das heißt, der in dem Hochdruckspeicher 8 verfügbare
Druck ist bekannt und ebenso sind selbstverständlich die
möglichen Einstellungen der hydrostatischen Kolbenmaschine 7 bekannt.
Daher kann das Steuergerät 10 ermitteln, welches
Antriebsmoment durch die hydrostatische Kolbenmaschine 7 dem
Fahrzeugantrieb zur Verfügung gestellt werden kann. Aus
der Momentanforderung durch das Signal für den Fahrwunsch
und dem ermittelten zur Verfügung zu stellenden Moment der
hydrostatischen Kolbenmaschine 7 wird dann in dem Steuergerät 10 ein
Grenzwert für eine sich aus dem Signal des Fahrwunschs
ergebene Steuergröße ermittelt. Die sich aus dem
Signal des Fahrwunschs ergebene Steuergröße ist
dabei diejenige Steuergröße, die üblicherweise
durch die erste Steuervorrichtung 4 ermittelt und an die
Einspritzanlage 3 weitergegeben würde. In der
ersten Steuervorrichtung 4 wird nunmehr der von dem Steuergerät 10 ermittelte Grenzwert
mit der Steuergröße verglichen. Liegt die Steuergröße über
dem Grenzwert, so wird das noch zur Erfüllung des Fahrwunschs
erforderliche Moment durch die Brennkraftmaschine 2 zur
Verfügung gestellt. Liegt dagegen die Steuergröße
unterhalb des Grenzwerts, so kann der Fahrwunsch allein durch die hydrostatische
Kolbenmaschine 7 realisiert werden und es wird kein zusätzliches
Moment durch die Brennkraftmaschine 2 erzeugt Der Grenzwert
wäre in diesem Fall also Null.
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In ähnlicher
Weise verhält es sich, wenn durch einen Bediener das Bremspedal 16 betätigt wird.
Per Betätigung des Bremspedals 16 wird ein Bremssignal
durch den Sensor 17 an die zweite Steuervorrichtung 13 übermittelt.
Die zweite Steuervorrichtung 13 steht in gegenseitigem
Kontakt mit dem Steuergerät 10. Das Steuergerät 10 ermittelt aus
der Position des Bedienelements 18 die zusätzlich
zur Standardverzögerung noch durch die hydrostatische Kolbenmaschine 7 beim
Speichern von Energie in dem Hochdruckspeicher 8 realisierbare
Verzögerung. Dieser Maximalverzögerungskennwert wird
der zweiten Steuervorrichtung 13 übermittelt. Die
zweite Steuervorrichtung 13 vergleicht nun wieder den aus
dem Bremssignal ermittelten Verzögerungswunsch des Bedieners
und gibt lediglich eine Momentenanforderung an das Steuergerät 10 aus, wenn
der Maximalverzögerungskennwert größer
ist als der Verzögerungswunsch durch den Bediener. In diesem
Fall kann allein aufgrund einer Einstellung der hydrostatischen
Kolbenmaschine 7 die vom Bediener gewünschte Verzögerung
des Fahrzeugs realisiert werden. Übersteigt dagegen der
Verzögerungswunsch die Maximalverzögerungskenngröße, so
wird einerseits das Steuergerät 10 mit einer Momentenanforderung
durch die zweite Steuervorrichtung 13 angesteuert und andererseits
die Vorrichtung 12 zur Erzeugung des darüber hinaus
noch benötigten zusätzlichen Bremsmoments angesteuert.
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Durch
das Steuergerät 10 der hydrostatischen Kolbenmaschine 7 bzw.
der Stellvorrichtung 9 der hydrostatischen Kolbenmaschine 7 wird
also unter Berücksichtigung einer Standardverzögerung selbsttätig
die Verwaltung der einzelnen Momentenanforderungen, sei es für
eine Beschleunigung oder für eine Verzögerung,
durchgeführt. Dabei wirkt der Grenzwert als Momentenlimitierung
für die Brennkraftmaschine 2 und andererseits
der Maximalverzögerungskennwert als Information zur Aufteilung
der Bremsmomente durch die zweite Steuervorrichtung. Somit werden
die Anteile der Momente, die die Einzelnen Komponenten beitragen
wesentlich durch das Steuergerät 10 beeinflusst.
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Vorzugsweise
ist auch die Betätigung der Kupplung 20 durch
das Steuergerät 10 realisiert. Auf eine Darstellung
wurde der Übersichtlichkeit halber verzichtet.
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In
der 2 ist vereinfacht noch einmal das Konzept des
erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Nach
dem Start des Verfahrens wird zunächst ermittelt, ob eine
Fahrwunschvorgabe durch Betätigung des Fahrpedals 14 vorliegt
(Schritt 21). Ist dies der Fall, so wird der Anteil des
regenerativen Antriebs in Schritt 22 ermittelt.
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Dies
erfolgt, indem, wie schon beschrieben, in dem Steuergerät 10 ein
Grenzwert zur Momentenlimitierung der Brennkraftmaschine 2 ermittelt
wird. Entsprechend dem ermittelten Anteil wird die hydrostatische
Kolbenmaschine 7 über die Stellvorrichtung 9 durch
das Steuergerät 10 angesteuert. Der ermittelte
Grenzwert (Schritt 23), der diesen Anteil widerspiegelt,
wird dagegen der ersten Steuervorrichtung 4 übermittelt,
die in Schritt 24 den primären Antrieb ansteuert.
In Summe ergeben somit der durch die hydrostatische Kolbenmaschine 7 und
die Brennkraftmaschine 2 erzeugte Antriebsmoment ein Gesamtantriebsmoment,
das dem Fahrwunsch entspricht.
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Wird
dagegen in Schritt 21 festgestellt, dass eine Fahrwunschvorgabe
nicht erfolgt ist und das entsprechende Signal oder daraus ermittelte
Fahrwunschmoment daher 0 ist, so wird weiter überprüft (Schritt 25),
ob ein Bremssignal aufgrund einer Betätigung des Bremspedals 16 vorliegt.
Liegt ein solches Bremssignal vor, so wird weiterhin durch das Steuergerät 10 ermittelt,
ob das Bedienelement 18 betätigt wurde und folglich
eine Standardverzögerung eingestellt ist.
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Ist
eine Standardverzögerung eingestellt, so wird in Schritt 27 der
Maximalverzögerungskennwert ermittelt. Dieser Maximalverzögerungskennwert
wird an die zweite Steuervorrichtung 13 zurückgegeben und
dort wird daraufhin der Anteil des hydrostatischen Bremsens durch
die hydrostatische Kolbenmaschine 7 ermittelt. Eine entsprechende
Momentenanforderung wird dem Steuergerät 10 übermittelt, welches
entsprechend der Momentenanforderung die Stellvorrichtung 9 und
so die hydrostatische Kolbenmaschine 7 ansteuert. Weiterhin
wird durch die zweite Steuervorrichtung 13 ein zusätzliches
Bremsmoment erzeugt, indem eine Bremsmomentenanforderung an die
Vorrichtung 12 übermittelt wird, sofern der Bremswunsch
den Maximalverzögerungskennwert überschreitet.
Ist ein solches zusätzliches Bremsmoment nicht erforderlich,
so wird das an die Vorrichtung 12 übermittelte
Signal einfach 0 gesetzt und die Bremsung erfolgt rein hydrostatisch
in einer durch die Vorgabe der zweiten Steuervorrichtung 13 an
das Steuergerät 10 entsprechenden Größe.
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Wird
in Schritt 26 dagegen festgestellt, dass das Bedienelement 18 nicht
betätigt wurde und daher eine Standardverzögerung
nicht eingestellt ist, so wird bei Vorliegen eines Bremssignals
in herkömmlicher Weise die Betriebsgrenze über
die Vorrichtung 12 betätigt (Schritt 30).
Liegt dagegen kein Signal über einen Fahrwunsch (Abfrageschritt 21)
und kein Bremssignal vor (Abfrageschritt 25), so wird in
Schritt 31 überprüft, ob eine Standardverzögerung
eingestellt ist. Ist dies ebenfalls nicht der Fall, so rollt das Fahrzeug
ohne Bremsmoment und ohne Antriebsmoment weiter. Ist dagegen eine
Standardverzögerung eingestellt, so wird durch das Steuergerät 10 die Stellvorrichtung 9 und
gegebenenfalls die Kupplung 20 so angesteuert, dass die
erwünschte Standardverzögerung durch Speicherung
von Druckenergien im Hochdruckspeicher 8 ereicht wird.
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Die 3 zeigt
eine vereinfachte Darstellung der Überwachung der vorstehend
beschriebenen Hybridsteuerung. Dabei wird in zwei unabhängig laufenden
Prozessen (a und b) auf Basis von Redundant eingelesenen Prozessgrößen
pg1 und pg2 zunächst der jeweilige Ist-Wert des Moments
ermittelt. Der Prozess „a” kennzeichnet dabei
die Ebene der Ermittlung der Momentenverteilung durch das Steuergerät 10,
während der Prozess „b” die Ansteuerung,
also den nachrangigen Prozess betrifft. Die ermittelten Ist-Werte
für die Momente, also beispielsweise ein Beschleunigungsmoment
oder ein Verzögerungsmoment, werden zunächst in
Prozess „a” und „b” unabhängig
voneinander aus eingelesenen Prozessgrößen pg1
uns pg2, wie beispielsweise Drücken und Drehzahlen, ermittelt.
So ermittelt jeder Prozess einen Istwert Mista und
Mistb derselben Prozessgröße.
Die ermittelten Istwerte werden dem jeweils anderen Prozess zur
Verfügung gestellt. Durch Vergleich wird deren Plausibilität überprüft,
d. h. es wird festgestellt, ob die unabhängig voneinander
ermittelten Istwerte gleich sind.
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In
Prozess „b” werden ferner die theoretisch realisierbaren
Momente Mtheo ermittelt. Zudem wird überprüft,
ob das durch die Ermittlung der Momentenverteilung durch den hydrostatischen
Antriebsteil einzustellende Moment Mtarget in
Bezug auf das theoretisch realisierbare Moment Mtheo plausibel
ist. Das theoretisch realisierbare Moment Mtheo wird
ebenfalls dem Prozess „a” zur Verfügung
gestellt. Dort wird es wiederum mit dem in Prozess „a” ermittelten
Istwert Mista verglichen und so ebenfalls
ein Plausibilitätstest durchgeführt. Führt
einer der Vergleiche zu dem Ergebnis „nicht plausibel”,
so wird über einen redundanten, in der 3 durch
den Doppelpfeil gekennzeichneten Abschalt/Aktivierungspfad das Steuergerät
abgeschaltet. Auch der redundante Abschalt/Aktivierungspfad wird
darüber hinaus in Prozess „b” einem Plausibilitätstest
unterzogen.
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Das
beschriebene System und das beschriebene Verfahren haben den Vorteil,
dass die Möglichkeiten zur Einsparung von primärer
Energie, in der Regel also Brennstoff, maximal sind. Das Fahrzeug wird
bei Loslassen des Fahrpedals automatisch verzögert. Zudem
werden gleichmäßige Bremsvorgänge erreicht,
da automatisch in einen gebremsten Fahrzustand übergegangen
wird. Ferner ist die Nachrüstung und insbesondere die Integration
bei Nachrüstlösungen in bestehende Fahrzeugsteuerungen
einfach möglich, da die einzelnen Steuergeräte zum
Teil über bereits vorhandene Schnittstellen miteinander
kommunizieren können.
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Die
Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel
beschränkt. Insbesondere sind auch einzelne Merkmale des
beschriebenen Verfahrens und der des beschriebenen Systems vorteilhaft einsetzbar.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005060990
A1 [0002]