DE102009047612A1 - Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem mechanischen Bremssystem, mit Überführen (103) des elektrischen Antriebsmotors in einen Generatorbetrieb bei Vorliegen einer Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems zum Bremsen des Fahrzeugs.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der mit elektrischen Antriebsmotoren ausgestatteten Fahrzeuge, insbesondere das Gebiet der Hybridfahrzeuge.
  • Zum Abbremsen von Fahrzeugen werden üblicherweise mechanische Bremssysteme eingesetzt, bei welchen hydraulisch oder elektrisch betätigbare Bremselemente wie beispielsweise Bremsklötze zusammengepresst werden, um durch die hierdurch erzeugte Reibung mit einer Bremsscheibe das Fahrzeug abzubremsen. Moderne mechanische Bremssysteme umfassen neben den vorstehend genannten Bremselementen üblicherweise auch ein elektronisches Stabilisierungsprogramm (ESP) und ein Antiblockiersystem (ABS).
  • In Hybridfahrzeugen mit einem Verbrennungsmotor und einem Elektromotor kann der Elektromotor zum Abbremsen des Fahrzeugs in den so genannten Rekuperationsmodus überführt werden, insbesondere in welchem der Elektromotor während des Bremsvorganges generatorisch betrieben wird und elektrische Energie erzeugt, mit welcher weitere Fahrzeugverbraucher wie beispielsweise Heizung betrieben werden können, wie es in der Druckschrift DE 10 2008 040812.3 beschrieben ist. Die Rekuperation wird üblicherweise durch eine Aufteilung eines Bremswunschmomentes eines Fahrzeugführers auf das mechanische Bremssystem und auf den Elektromotor realisiert. Die restliche Bremsenergie, die zur negativen Beschleunigung des Fahrzeugs aufgebracht werden muss, wird daher durch das konventionelle, mechanische Bremssystem zur Verfügung gestellt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass der elektrische Antriebsmotor eines Fahrzeugs bei Vorliegen einer Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems dieses zumindest teilweise ersetzen kann. Dadurch wird günstig ein redundantes Bremssystem bereitgestellt, welches bei Bedarf das mechanische Bremssystem ersetzen kann.
  • Gemäß einem Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem mechanischen Bremssystem mit Überführen des elektrischen Antriebsmotors in einen Generatorbetrieb bei Vorliegen einer Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems zum Bremsen des Fahrzeugs.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Fehlfunktion einen zumindest partiellen oder einen totalen Ausfall des mechanischen Bremssystems oder einer seiner Komponenten. Das Fahrzeug kann daher in vorteilhafter Weise selbst bei Ausfall des mechanischen Bremssystems dennoch zum Stillstand gebracht werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems erfasst, was beispielsweise auf der Basis von elektrischen Signalen erfolgen kann. Hierzu kann beispielsweise eine Diagnose oder eine Überwachungsfunktion ausgeführt werden, bei der die Funktionalität des mechanischen Bremssystems überprüft wird. Die Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems kann somit in vorteilhafter Weise effizient erfasst werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das mechanische Bremssystem eine mechanische Bremse, welche hydraulisch oder elektrisch betätigbar sein kann, sodass der elektrische Antriebsmotor bei Vorliegen einer Fehlfunktion der mechanischen Bremse in den Generatorbetrieb überführt werden kann. Die Fehlfunktion kann beispielsweise einen Ausfall des hydraulischen Systems oder einen Verlust eines Bremskraftmomentes umfassen.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das mechanische Bremssystem ein Antiblockiersystem und/oder ein elektronisches Stabilisierungssystem, wobei der mechanische Antriebsmotor in den Generatorbetrieb bei Vorliegen einer Fehlfunktion des Antiblockiersystems und/oder des elektronischen Stabilisierungssystems überführt wird. Damit wird in vorteilhafter Weise ein redundantes Bremssystem bei Ausfall der vorgenannten Systeme durch den elektrischen Antriebsmotor bereitgestellt.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird das Fahrzeug bei Vorliegen der Fehlfunktion vollständig oder zumindest teilweise abgebremst. Dabei kann das Fahrzeug beispielsweise zum Stillstand gebracht oder in einen Notlauf mit beispielsweise einer Schrittgeschwindigkeit von 10 km/h überführt werden. Die Abbremsung mit dem elektrischen Antriebsmotor kann bei Vorliegen der Fehlfunktion sich jedoch auch nach einem Bremswunsch eines Fahrzeugführers richten, so dass der elektrische Antriebsmotor in vorteilhafter Weise das mechanische Bremssystem zum Abbremsen des Fahrzeugs zumindest teilweise ersetzen kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist der Generatorbetrieb ein Rekuperationsbetrieb des elektrischen Antriebsmotors, so dass in vorteilhafter Weise die beim Abbremsen des Fahrzeugs freiwerdende Energie in elektrische Energie umgewandelt und beispielsweise weiterverwendet werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform wird die im Generatorbetrieb des Elektromotors erzeugte elektrische Energie in einem Energiespeicher gespeichert oder an einem Widerstand in Wärme umgesetzt, insbesondere falls eine Speicherkapazität des Energiespeichers erschöpft ist. Die elektrische Energie kann jedoch auch zum Betreiben von elektrischen Fahrzeugverbrauchern wie beispielsweise einer Klimaanlage mit maximal zulässiger Leistung verwendet und dadurch abgeführt werden.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Fahrzeug neben dem elektrischen Antriebsmotor einen Verbrennungsantrieb, mit dem der elektrische Antriebsmotor im Generatorbetrieb zusätzlich belastet werden kann, um ein bestimmtes Bremsmoment zu erzeugen. In vorteilhafter Weise kann der Verbrennungsantrieb durch den elektrischen Antriebsmotor auch mitgeschleppt und dadurch zusätzlich belastet werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein programmtechnisch eingerichtetes Steuergerät, das ausgebildet ist, ein Computerprogramm zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bremsen des Fahrzeugs auszuführen.
  • Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegende 1 erläutert, welche ein prinzipielles Ablaufdiagramm des Verfahrens zum Bremsen eines Fahrzeugs zeigt.
  • Das in 1 dargestellte Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem mechanischen Bremssystem umfasst den Schritt 103 des Überführens des elektrischen Antriebsmotors in einen Generatorbetrieb bei Vorliegen einer Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems, um das Fahrzeug abzubremsen.
  • Dem Schritt 103 kann optional der Schritt 101 des Erfassens der Fehlfunktion vorangehen, bei dem beispielsweise über Monitoring- bzw. Diagnosefunktionen des Fahrzeugs ein Total- oder ein Teilausfall des konventionellen, mechanischen Bremssystems detektiert bzw. erfasst werden kann. Dabei ist insbesondere der Totalausfall des konventionellen, mechanischen Bremssystems von Relevanz, weil in diesem Fall beispielsweise bei konventionellen Fahrzeugen ohne Elektroantrieb diese nur durch Reibungskräfte in den Lagern, durch einen Winddruck oder dgl. abgebremst werden können. Zum Einleiten einer dezidierten, sicheren Bremsung bis zum Stillstand des Fahrzeugs wird der elektrische Antriebsmotor bevorzugt unmittelbar nach dem Erfassen des Totalausfalls in den Generatorbetrieb überführt, um beispielsweise ein maximales Drehmoment zu erzeugen. Bei dem Teilausfall des mechanischen Bremssystems, bei dem beispielsweise das Antiblockiersystem nicht mehr funktioniert, kann das elektromotorisch erzeugte Bremsmoment jedoch Einschränkungen bezüglich einem Bremsmoment und/oder bezüglich der fahrdynamischen Stabilität unterliegen. In diesem Fall kann der generatorisch betriebene, elektrische Antriebsmotor ein Bremsmoment unterhalb des maximal möglichen Bremsmomentes erzeugen, um derartige Einschränkungen zu berücksichtigen.
  • Zum Einleiten einer geregelten, sicheren Bremsung des Fahrzeugs kann der elektrische Antriebsmotor in den rekuperativen Betrieb bei gleichzeitigem Mitschleppen des Verbrennungsmotors geschaltet werden. Dabei kann entweder ein fest vorgegebenes Bremsmoment oder ein Bremsmoment, das abhängig von einem Bremswunsch eines Fahrers ist, eingestellt werden. Neben der Einleitung der geregelten, sicheren Bremsung ist es ferner möglich, dass die Umsetzung eines weiteren Beschleunigungswunsches seitens des Fahrers unterdrückt und der Bremssystemdefekt angezeigt wird.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann die bei Vorliegen der Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems generatorisch erzeugte Energie beispielsweise in dem Schritt 105 abgeführt werden. Beispielsweise kann die aus der Bremsung gewonnene Energie zum Laden einer Hochvoltnetz- bzw. einer Hochvoltbatterie verwendet werden. Befindet sich diese Batterie zu diesem Zeitpunkt jedoch in einem hohen Ladezustand (SoC: State of Charge), so kann die beim generatorischen Bremsen erzeugte Energie gegebenenfalls nicht mehr gespeichert werden. Um den elektrischen Antriebsmotor dennoch generatorisch zu betreiben, können fahrzeugseitig, bevorzugt ohne Beeinflussung des Fahrers, die Verbraucher des Fahrzeugs beispielsweise auf eine maximal zulässige Leistung gestellt werden, wobei beispielsweise die Klimaanlage geregelt eingeschaltet wird. Alternativ oder zusätzlich kann die erzeugte elektrische Energie an einem Widerstand umgesetzt und dadurch vernichtet werden. Alternativ oder zusätzlich können die SoC-Ladegrenzen der Batterie unter Berücksichtigung der batteriespezifischen Anforderungen, aufgeweitet werden. Darüber hinaus kann ein weiterer elektrischer Speicher eingesetzt werden, um sie bei Vorliegen der Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems elektromotorisch erzeugte Bremsenergie aufzunehmen.
  • Darüber hinaus kann das Fahrzeug bei Vorliegen der Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems in einen Notlaufbetrieb überführt werden, bei dem das Fahrzeug beispielsweise nur mit einer Schrittgeschwindigkeit von 10 km/h betrieben werden kann.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein programmtechnisch eingerichtetes Steuergerät, dessen programmtechnische Struktur bzw. Funktionalität der in 1 dargestellten Struktur entspricht. So kann das programmtechnisch eingerichtete Steuergerät eine Funktion 103 zum Überführen des elektrischen Antriebsmotors in einen Generatorbetrieb bei Vorliegen einer Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems zum Bremsen des Fahrzeugs aufweisen. Das programmtechnisch eingerichtete Steuergerät kann ferner eine Funktion 101 zum Erfassen der Fehlfunktion aufweisen. Das programmtechnisch eingerichtete Steuergerät kann ferner eine Funktion 105 zum Abführen der elektromotorisch erzeugten Energie aufweisen. Das programmtechnisch eingerichtete Steuergerät kann ferner weitere Funktionen aufweisen, welche sich unmittelbar aus dem Verfahren zum Bremsen des Fahrzeugs ergeben.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102008040812 [0003]

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor und einem mechanischen Bremssystem, mit: Überführen (103) des elektrischen Antriebsmotors in einen Generatorbetrieb zum Bremsen des Fahrzeugs bei Vorliegen einer Fehlfunktion des mechanischen Bremssystems.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Fehlfunktion einen zumindest partiellen Ausfall des mechanischen Bremssystems oder einer seiner Komponenten umfasst.
  3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Fehlfunktion, insbesondere durch Ausführen einer Diagnose- oder einer Überwachungsfunktion, erfasst (101) wird.
  4. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das mechanische Bremssystem eine mechanische Bremse, insbesondere eine hydraulische Bremse, aufweist, und bei dem der elektrische Antriebsmotor in den Generatorbetrieb bei Vorliegen einer Fehlfunktion der mechanischen Bremse überführt wird.
  5. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das mechanische Bremssystem ein Antiblockiersystem oder ein elektronisches Stabilisierungssystem umfasst, und bei dem der elektrische Antriebsmotor in den Generatorbetrieb bei Vorliegen einer Fehlfunktion des Antiblockiersystems oder des elektronischen Stabilisierungssystems überführt wird.
  6. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Fahrzeug bei Vorliegen der Fehlfunktion vollständig oder teilweise abgebremst wird.
  7. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Generatorbetrieb ein Rekuperationsbetrieb ist.
  8. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die im Generatorbetrieb des elektrischen Antriebsmotors erzeugte elektrische Energie abgeführt (105), insbesondere in einem Energiespeicher gespeichert oder an einem Widerstand in Wärme umgesetzt oder zum Betreiben von elektrischen Fahrzeugverbrauchern mit maximal zulässiger Leistung verwendet, wird.
  9. Verfahren gemäß einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das Fahrzeug einen Verbrennungsantrieb aufweist, und bei dem der elektrischen Antriebsmotor im Generatorbetrieb zusätzlich mit dem Verbrennungsantrieb belastet wird, um ein bestimmtes Bremsmoment zu erzeugen.
  10. Programmtechnisch eingerichtetes Steuergerät, das ausgebildet ist, ein Computerprogramm zum Ausführen des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
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