DE102010004436A1

DE102010004436A1 - Kraftfahrzeug mit elektromotorischem Antrieb

Info

Publication number: DE102010004436A1
Application number: DE102010004436A
Authority: DE
Inventors: Rudolf 93083 Dittrich
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2011-07-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit zumindest zeitweise aktivem elektromotorischen Antrieb, der im Schubbetrieb des Fahrzeugs bei nicht betätigtem Fahrpedal oder dgl. und nicht betätigtem Bremspedal oder dgl. angesteuert von einer elektronischen Steuereinheit ein Bremsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugt, welches dem Schubmoment einer herkömmlichen Brennkraftmaschine in einem von einer solchen Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs vergleichbar ist, wobei die Höhe des jeweils wirksamen Bremsmoments von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist und diese Abhängigkeit in der elektronischen Steuereinheit festgelegt ist. Zusätzlich kann in der elektronischen Steuereinheit eine von der bei Beendigung einer Betätigung des Fahrpedals vorliegenden Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Zielverzögerung festgelegt sein, anhand derer das Bremsmoment des elektromotorischen Antriebsaggregats eingestellt wird. Weiterhin kann das unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugte Bremsmoment vom Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers im Kraftfahrzeug abhängig sein, wobei eine Differenz zwischen dem genannten Schubmoment und dem danach noch möglichen Bremsmoment durch ein Reibungsbremsenoder dgl. enthaltendes mechanisches Betriebsbremssystem des Kraftfahrzeugs ausgeglichen wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit zumindest zeitweise aktivem elektromotorischen Antrieb, der im Schubbetrieb des Fahrzeugs bei nicht betätigtem Fahrpedal oder dgl. und nicht betätigtem Bremspedal oder dgl. angesteuert von einer elektronischen Steuereinheit ein Bremsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugt, welches dem Schubmoment einer herkömmlichen Brennkraftmaschine in einem von einer solchen Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeug vergleichbar ist. Diese Gewinnung elektrischer Energie durch ein gewünschtes Bremsmoment wird gemeinhin als Rekuperation bezeichnet und zum Stand der Technik wird neben der DE 10 2007 010 188 A1 und der DE 10 2004 042 028 A1 (zu den Ansprüchen 4 ff.) auf die zur Bildung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 herangezogene DE 10 2007 016 449 A1 verwiesen.
Kraftfahrzeuge mit Elektroantrieb oder zumindest zeitweisem Elektroantrieb (in Form des sog. Hybridantriebs, wobei daneben eine Brennkraftmaschine als Antriebsaggregat vorgesehen ist) werden künftig vermehrt auf den Straßen vertreten sein. Wichtig ist dabei, dass solche Kraftfahrzeuge mit der zur Verfügung stehenden Energie möglichst sparsam umgehen und dass die Umstellung von einem Kraftfahrzeug herkömmlicher Bauart (mit einer Brennkraftmaschine als einzigem Antriebsaggregat) auf ein Kraftfahrzeug mit zumindest zeitweise aktivem elektromotorischen Antrieb für den Nutzer möglichst unproblematisch ist, indem ein solches neues Kraftfahrzeug im wesentlichen unverändert bedienbar ist.
In diesem Sinne eine vorteilhafte Gestaltung hinsichtlich der Betätigung bzw. Nicht-Betätigung des Fahrpedals, mit welchem der Fahrer seinen Lastwunsch für das Antriebsaggregat des Fahrzeugs vorgibt, aufzuzeigen, ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung.
Die Lösung dieser Aufgabe ist für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des genannten jeweils wirksamen Bremsmoments von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist und dass diese Abhängigkeit in der elektronischen Steuereinheit festgelegt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.
Es wurde erkannt, dass die mit Abstand meiste rekuperierbare Energie während der Verzögerungsphasen eines Kraftfahrzeugs zur Verfügung steht. Insbesondere auch in solchen Verzögerungsphasen, die ohne ausdrücklichen Bremswunsch, nämlich durch Nicht-Betätigung des Fahrpedals bei gleichzeitiger Nicht-Betätigung des Bremspedals stattfinden, soll das Fahrzeug in gewohnter Weise „ausrollen”, d. h. sich nur durch den Roll- und Fahrwiderstand sowie durch das rekuperative Bremsmoment des elektromotorischen Antriebsaggregates verzögert fortbewegen, wobei dieses rekuperative Bremsmoment annähernd gleich dem sog. Schubmoment oder Schleppmoment einer (nicht ausgekuppelten) üblichen Brennkraftmaschine (als übliches Antriebsaggregat eines Kraftfahrzeugs von im wesentlichen gleicher Größenordnung) sein soll.
Dieses rekuperative Bremsmoment ist erfindungsgemäß als eine Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeit applizierbar, d. h. die Höhe des jeweils wirksamen Bremsmoments ist in Abhängigkeit von der jeweiligen Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in einer elektronischen Steuereinheit festgelegt, und entsprechend dieser Festlegung wird schließlich das rekuperative Bremsmoment durch entsprechende Ansteuerung des elektromotorischen Antriebsaggregats, welches selbstverständlich auch durch eine Mehrzahl von Elektromotoren, welche individuell oder gesamthaft geeignet angesteuert werden, gebildet sein kann, erzeugt. Damit entspricht das Fahrverhalten eines elektromotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugs besonders gut demjenigen eines von einer Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs.
Im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung kann in der elektronischen Steuereinheit zusätzlich eine von der bei Beendigung einer Betätigung des Fahrpedals, d. h. beim „beim Loslassen des Fahrpedals” vorliegenden Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Zielverzögerung festgelegt sein, anhand derer das Bremsmoment des elektromotorischen Antriebsaggregats eingestellt wird. Optional wird also das Bremsmoment zusätzlich durch eine applizierbare Zielverzögerung als Funktion der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs geregelt. Dies hat den Vorteil, dass das Fahrverhalten des Kraftfahrzeugs unabhängig von Fahrbahnsteigungen und dem Beladungszustand des Fahrzeugs ist.
Weiterhin kann das genannte rekuperative, d. h. unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugte Bremsmoment als Funktion des Ladezustands des elektrischen Speichers ausgeführt sein. In diesem Sinne ist also das in der elektronischen Steuereinheit festgelegte Bremsmoment weiterhin vom Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers im Kraftfahrzeug abhängig und es wird eine Differenz zwischen dem genannten Schubmoment und dem danach noch möglichen Bremsmoment durch ein vorzugsweise Reibungsbremsen enthaltendes sog. mechanisches Betriebsbremssystem des Kraftfahrzeugs ausgeglichen. Wenn also aufgrund eines vollständig beladenen elektrischen Energiespeichers keine weitere Speicherung von elektrischer Energie möglich ist und eine rekuperativ gewonnene elektrische Energie auch nicht anderweitig verwertbar ist, so kann das gewünschte Bremsmoment überhaupt nicht durch das elektromotorische Antriebsaggregat erzeugt werden. In diesem Falle kann das übliche vorzugsweise hydraulische und mit Reibungsbremsen an den einzelnen Fahrzeug-Rädern ausgestattete Betriebsbremssystem des Kraftfahrzeugs entsprechend aktiviert bzw. angesteuert werden, derart, dass dieses eine Bremskraft erzeugt, die dem Schubmoment oder Schleppmoment einer üblichen Brennkraftmaschine in einem üblichen bisherigen Kraftfahrzeug ohne elektromotorischem Antriebsaggregat im wesentlichen entspricht.
Wenn nach einem solchen „ausrollen Lassen” durch Nicht-Betätigung des Fahrpedals oder Bremspedals oder anstelle eines solchen „ausrollen Lassens” des Kraftfahrzeugs der Fahrer das Bremspedal oder dgl., mit welchem er einen (höheren) Verzögerungswunsch vorgibt, betätigt, so kann im Sinne einer vorteilhaften Weiterbildung an einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug bei Betätigung des Bremspedals oder dgl. die vom Fahrer gewünschte Bremskraft sensorisch erfasst werden und soweit möglich zunächst alleine in Form eines rekuperativen Bremsmoments des elektromotorischen Antriebsaggregats umgesetzt werden. Demnach ist das Bremssystem des Fahrzeugs in seiner Gesamtheit und insbesondere das Bremspedal und/oder der (weiterhin vorhandene übliche) hydraulische Bremszylinder so gestaltet, dass bei einer Bremskraftanforderung durch den Fahrer zunächst keine Bremskraft durch die Reibungsbremsen des Betriebsbremssystems aufgebaut wird. Vielmehr wird die Bremskraftanforderung am Bremspedal sensorisch erfasst und in ein äquivalentes rekuperatives Bremsmoment umgewandelt, welches dann vom elektromotorischen Antriebsaggregat erzeugt wird. Diese Umwandlung erfolgt vorzugsweise so lange als möglich, d. h. bis das elektromotorische Antriebsaggregat die geforderte Bremskraft bzw. das entsprechende Bremsmoment nicht mehr erzeugen kann, d. h. bis dieses an seiner Leistungsgrenze operiert. Erst bei einer diese Leistungsgrenze überschreitenden Verzögerungsanforderung sollen die Reibungsbremsen oder dgl. des mechanischen Betriebsbremssystems aktiviert werden, d. h. dass nur in dem Fall, dass eine vorgegebene Bremskraft nicht alleine in Form eines rekuperativen Bremsmoments des elektromotorischen Antriebsaggregats umgesetzt werden kann, zusätzlich oder anstelle eines rekuperativen sog. elektromotorischen Bremsmoments das im Unterschied hierzu im weiteren sog. mechanische Betriebsbremssystem des Kraftfahrzeugs entsprechend, d. h. die Reibungsbremsen aktivierend, angesteuert wird.
Umgekehrt soll bei einer Reduktion einer Verzögerungsanforderung durch den Fahrer eine Verringerung der wirksamen Bremskraft zunächst über die Reibungsbremsen des Betriebsbremssystems erfolgen. Erst wenn diese Reibungsbremsen vollständig inaktiv sind, soll bei weiterhin verringerter Bremskraft-Anforderung durch den Fahrer die Rekuperation im elektromotorischen Antriebsaggregat, d. h. dessen Bremsmoment der Vorgabe des Fahrers folgend verringert werden. Dabei gilt grundsätzlich, d. h. sowohl bei steigender als auch bei sinkender Verzögerungsanforderung, dass die Schwelle, bei der zusätzlich oder alternativ zu einem rekuperativen Bremsmoment ein Bremsmoment durch die Reibungsbremsen oder allgemein durch ein mechanisches Betriebsbremssystem erzeugt wird, an die überhaupt mögliche Rekuperationsleistung des elektromotorischen Antriebsaggregats inclusive der zugehörigen Leistungs- und Speicherelektrik anzupassen ist. Da die maximale Rekuperationsleitung sowohl von der Drehzahl des elektromotorischen Antriebsaggregats als auch vom Ladezustand des elektrischen Energiespeichers sowie von weiteren Faktoren abhängig sein kann oder abhängig ist, soll die Schwelle, ab der die Reibungsbremsen oder allgemein das mechanische Betriebsbremssystems zugeschaltet oder abgeschaltet wird oder werden, aktiv nachgeführt werden.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass eine von einer Fahrdynamik-Steuereinheit vorgegebene Bremskraft soweit möglich zunächst alleine in Form eines rekuperativen Bremsmoments des elektromotorischen Antriebsaggregats umgesetzt werden soll. Das in den obigen Ausführungen vorgeschlagene Verfahren zum Umsetzen einer Bremskraft-Vorgabe vorrangig über eine Bremsmoment-Rekuperation und nachrangig über ein sog. mechanisches Betriebsbremssystem soll also soweit möglich bei jeder Vorgabe einer Bremskraft durchgeführt werden, unabhängig davon ob eine solche Vorgabe vom Fahrer des Kraftfahrzeugs oder von einer Fahrdynamik-Steuereinheit stammt. Beispiele für eine Fahrdynamik-Steuereinheit sind die dem Fachmann unter den Namen bzw. Abkürzungen ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) oder ABS (Antiblockiersystem) bekannten Systeme.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der Übergang von ausschließlichem rekuperativen Bremsmoment zur Aktivierung des (mechanischen) Betriebsbremssystems bzw. von dessen Reibungsbremsen oder dgl. dem Fahrer über das Bremspedal oder dgl. haptisch angezeigt wird. Es kann also der Übergang von einer rein rekuperativen Verzögerung zu einer (vorzugsweise zusätzlichen) mechanischen Verzögerung dem Fahrer durch einen Knick oder Sprung im Pedalkraft-Verlauf des Bremspedals oder dgl., d. h. in der sog. Pedalcharakteristik rückgemeldet werden. Konstruktiv kann dies bspw. durch ein dem herkömmlichen Bremspedal quasi vorgelagertes Pedal erfüllt sein, wobei die Rückmeldung an den Fahrer durch ein geeignet angeordnetes Federelement erreicht werden kann. Es kann also einem ausschließlich ein rekuperatives Bremsmoment abrufenden Bremspedal oder dgl. ein weiteres Bremspedal oder dgl. mechanisch nachgelagert sein, mit welchem das die Reibungsbremsen oder dgl. enthaltende mechanische Betriebsbremssystem aktiviert wird. Weiterhin kann ein hydraulischer Bremszylinder des mechanischen Betriebsbremssystems durch ein Federelement vorgespannt sein, mit Hilfe dessen eine vorzeitige Aktivierung dieses mechanischen Betriebsbremssystems verhindert wird, wobei noch darauf hingewiesen sei, dass durchaus eine Vielzahl von Details abweichend von obigen Erläuterungen gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.
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 102007010188 A1 [0001]
DE 102004042028 A1 [0001]
DE 102007016449 A1 [0001]

Claims

Kraftfahrzeug mit zumindest zeitweise aktivem elektromotorischen Antrieb, der im Schubbetrieb des Fahrzeugs bei nicht betätigtem Fahrpedal oder dgl. und nicht betätigtem Bremspedal oder dgl. angesteuert von einer elektronischen Steuereinheit ein Bremsmoment unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugt, welches dem Schubmoment einer herkömmlichen Brennkraftmaschine in einem von einer solchen Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs vergleichbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe des jeweils wirksamen Bremsmoments von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs abhängig ist und diese Abhängigkeit in der elektronischen Steuereinheit festgelegt ist.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der elektronischen Steuereinheit zusätzlich eine von der bei Beendigung einer Betätigung des Fahrpedals vorliegenden Fahrzeuggeschwindigkeit abhängige Zielverzögerung festgelegt ist, anhand derer das Bremsmoment des elektromotorischen Antriebsaggregats eingestellt wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das unter Gewinnung elektrischer Energie erzeugte Bremsmoment weiterhin vom Ladezustand eines elektrischen Energiespeichers im Kraftfahrzeug abhängig ist und dass eine Differenz zwischen dem genannten Schubmoment und dem danach noch möglichen Bremsmoment durch ein Reibungsbremsen oder dgl. enthaltendes mechanisches Betriebsbremssystem des Kraftfahrzeugs ausgeglichen wird.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Betätigung des Bremspedals oder dgl. die vom Fahrer gewünschte Bremskraft sensorisch erfasst und soweit möglich zunächst alleine in Form eines rekuperativen Bremsmoments des elektromotorischen Antriebsaggregats umgesetzt wird.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine von einer Fahrdynamik-Steuereinheit vorgegebene Bremskraft soweit möglich zunächst alleine in Form eines rekuperativen Bremsmoments des elektromotorischen Antriebsaggregats umgesetzt wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur in dem Fall, dass eine vorgegebene Bremskraft nicht alleine in Form eines rekuperativen Bremsmoments des elektromotorischen Antriebsaggregats umgesetzt werden kann, zusätzlich oder anstelle eines rekuperativen Bremsmoments das mechanische Betriebsbremssystem des Kraftfahrzeugs entsprechend angesteuert wird.
Kraftfahrzeug nach Anspruch 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von ausschließlichem rekuperativen Bremsmoment zur Aktivierung des mechanischen Betriebsbremssystems dem Fahrer über das Bremspedal oder dgl. haptisch angezeigt wird.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass einem ausschließlich ein rekuperatives Bremsmoment abrufenden Bremspedal oder dgl. ein weiteres Bremspedal oder dgl. mechanisch nachgelagert ist, mit welchem das die Reibungsbremsen oder dgl. enthaltende mechanische Betriebsbremssystem aktiviert wird.
Kraftfahrzeug nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Bremszylinder des mechanischen Betriebsbremssystems durch ein Federelement vorgespannt ist, mit Hilfe dessen eine vorzeitige Aktivierung dieses mechanischen bzw. mechanisch-hydraulischen Betriebsbremssystems verhindert wird.