DE102010061438A1 - Bremssystem für ein Kraftfahrzeug - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigsten einer Bremsanlage (1) zum Reibungsbremsen von bremsbaren Rädern an einer Vorderachse (16) und Hinterachse (15) des Kraftfahrzeugs und einer elektrischen Maschine (2) zum generatorischen Bremsen an wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Bremspedals (3) in Abhängigkeit dessen Betätigung eine Bremswirkung mittels der Bremsanlage (1) und/oder des Elektromotors (2) erzeugt wird, erfindungsgemäß ist ein Pedalsimulator (4) vorgesehen ist, mit welchem eine dem Zustand des Bremssystems entsprechende, auf das Bremspedal (3) wirkende Rückstellkraft erzeugt wird, und eine Bremssteuereinrichtung (13), mit welcher die aufzubringende Bremskraft, die der Stellung des Bremspedals (3) entspricht, achsindividuell und/oder radindividuell verteilt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigsten einer Bremsanlage zum Reibungsbremsen von bremsbaren Rädern an einer Vorderachse und Hinterachse des Kraftfahrzeugs und einer elektrischen Maschine zum generatorischen Bremsen an wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Konventionelle Bremsanlagen verteilen die Bremslastanteile auf Vorder- und Hinterachse gemäß den geometrischen und hydraulischen Grundübersetzungsraten. Diese Übersetzungsraten zwischen der Vorder- und Hinterachse eines Kraftfahrzeugs wird als installierte Bremskraftverteilung bezeichnet. Durch die während des Bremsvorgangs einsetzende dynamische Achslastverteilung weicht die installierte Bremskraftverteilung vom Idealzustand einer parabolischen Bremslastverteilung ab.
- Die
DE 41 24 496 A1 beschreibt ein Elektrofahrzeug mit einem Bremssystem, welches ein hydraulisches Reibungsbremssystem und ein elektro-regenerativen Bremssystem umfasst, wobei die Rekuperationsbremse den Antriebs-Elektromotor des Kraftfahrzeugs zur Abbremsung und zur Energierückgewinnung nutzt. Dieses bekannte Bremssystem für ein Fahrzeug mit einer angetriebenen und einer nicht angetriebenen Achse umfasst drei Bremskreise, von denen ein Bremskreis einen pedalbetätigten hydraulischen Bremsdruckgeber und hydraulisch betätigte, auf die nicht angetriebenen Räder wirkende Reibungsbremsen umfasst, ein zweiter Bremskreis als ein direkt oder indirekt mit dem Bremspedal gekoppeltes, auf die angetriebenen Räder wirkendes elektro-regeneratives Bremssystem ausgebildet ist und ein dritter Bremskreis ebenfalls auf die angetriebenen Räder wirkende, mit dem Bremspedal gekoppelte Reibungsbremsen umfasst, wobei die Betätigung der an den zweiten und der an den dritten Bremskreis angeschlossenen Radbremsen und die Bremskraftverteilung auf die Vorder- und Hinterachse mit Hilfe eines elektronischen Reglers steuerbar sind. Zur Steuerung des Bremssystems werden dem elektronischen Regler Informationen über die Bremspedalstellung und/oder über den durch die Pedalbetätigung hervorgerufenen Bremsdruck oder das Bremsmoment, über die Gaspedalstellung, über die Fahrzeuggeschwindigkeit und über den Ladezustand der Fahrzeugbatterien übermittelt. Schließlich wird bei diesem bekannten Bremssystem mittels des elektronischen Reglers die Bremskraftverteilung in Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeugs und/oder der dynamischen Achslastverteilung oder von der Fahrsituation, z. B. von einer Notbremssituation eingestellt. - Ein Verfahren zum rekuperativen Bremsen ist in der
DE 10 2008 000 789 A1 offenbart, welches bei Betätigung eines Bremspedals ein von der Stellung des Bremspedals abhängiges Bremsmoment derart erzeugt, dass im Leerweg des Bremspedals das Bremsmoment unabhängig vom Ladezustand des Bordnetzes stetig zunimmt. Hierzu wird die Aufnahmefähigkeit des elektrischen Bordnetzes oder eines angeschlossenen Energiespeichers des Kraftfahrzeugs bestimmt und in Abhängigkeit von der Pedalstellung und der Aufnahmefähigkeit die elektrische Maschine der Rekuperationsbremse derart betrieben, dass das generatorische Bremsmoment innerhalb des Leerweges mit zunehmendem Pedalweg stetig zunimmt. - Bei Kraftfahrzeugen mit solchen bekannten Bremssystemen handelt es sich bspw. um Hybridfahrzeuge, die zusätzlich zu einem Verbrennungsmotor wenigsten einen Elektro-Antriebsmotor aufweisen. Ein solcher Elektro-Antriebsmotor kann, wie oben beschrieben, als Rekuperationsbremse eingesetzt werden, indem dieser als Generator zum Laden einer Kraftfahrzeugbatterie betrieben wird. Die elektrische Maschine muss dabei kein Antriebs-Elektromotor sein, sondern kann Bestandteil eines Start-Stopp-Systems sein oder lediglich einen Generator, bspw. eine zum Bremsen verwendete Lichtmaschine darstellen.
- Hohe Bremsmomente können bspw. bei einem elektrohydraulischen Bremssystem nur gemeinsam von der hydraulischen Fahrzeugbremse und der Rekuperationsbremse erreicht werden, wobei der Anteil, den die hydraulische Bremse zur Bremsung beiträgt, zwischen null und 100% schwanken kann. Entsprechendes gilt natürlich auch für ein elektromagnetisches Bremssystem. Die Steuerung der jeweiligen Anteile an dem resultierenden Bremsmoment wird als „Verblenden” bezeichnet und wird von einem Bremssteuergerät unbemerkt vom Fahrzeugführer vorgenommen, wobei die für die Bremsbetätigung erforderliche Energie nicht ausschließlich vom Fahrzeugführer erzeugt werden muss. Mit dem Bremspedal wird ein Sollwert für das Bremsmoment vorgegeben. Eine physikalische Kopplung des Bremspedals und der eigentlichen Bremsanlage ist hierbei nicht erforderlich.
- Um dem Fahrer trotzdem ein möglichst gewohntes Pedalgefühl, welches er bspw. von einer hydraulischen Bremsanlage kennt, zu ermöglichen, werden sogenannte Pedalsimulatoren eingesetzt, die zur Einstellung einer variierenden Kraft-Weg-Kennlinie (Pedalkennlinie) von einem Steuergerät angesteuert werden, um dem Fahrer Rückmeldungen über den Zustand der Bremse oder der Fahrsituation zu geben, wie dies bspw. gemäß der
DE 10 2004 040 616 A1 oder derDE 100 18 178 A1 vorgeschlagen wird. Von einem solchen Pedalsimulator wird eine entgegen der Betätigungsrichtung wirkende Gegenkraft bzw. Rückstellkraft in Abhängigkeit des Pedalweges entsprechend der Pedalkennlinie erzeugt. - Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein verbessertes Bremssystem der eingangs genannten Art zu schaffen.
- Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
- Dieses erfindungsgemäße Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigsten einer Bremsanlage zum Reibungsbremsen von bremsbaren Rädern an einer Vorderachse und Hinterachse des Kraftfahrzeugs und einer elektrischen Maschine zum generatorischen Bremsen an wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Bremspedals in Abhängigkeit dessen Betätigung eine Bremswirkung mittels der Bremsanlage und/oder des Elektromotors erzeugt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass ein Pedalsimulator vorgesehen ist, mit welchem eine dem Zustand des Bremssystems entsprechende, auf das Bremspedal wirkende Rückstellkraft erzeugt wird, und eine Bremssteuereinrichtung vorgesehen ist, mit welcher die aufzubringende Bremskraft, die der Stellung des Bremspedals entspricht, achsindividuell und/oder radindividuell verteilt wird.
- Durch eine solche Verwendung eines Pedalsimulators in Verbindung mit einer individuellen Verteilung der Bremskraftanteile auf die Vorder- und Hinterachse bzw. radindividuell auf die einzelnen Räder, kann eine Bremskraftverteilung mittels der Bremssteuereinrichtung erzielt werden, die annähernd einer idealen Bremskraftverteilung, vorzugsweise im Wesentlichen einer parabolischen Bremskraftverteilung zwischen der Vorderachse und der Hinterachse entspricht.
- Insbesondere kann damit eine gleichmäßige Verteilung der Bremsmomente über alle Räder erreicht werden, indem gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung das Steuergerät ausgebildet ist zur im Wesentlichen parabolischen Bremskraftverteilung zwischen einem kurvenäußeren Rad und einem kurveninneren Rad. Damit stehen besonders bei Kurvenfahrten am individuellen Rad höhere Reserven für Seitenführungskräfte zur Verfügung, um bspw. ein stabiles Ausweichen oder Einlenken des Fahrzeugs zu ermöglichen.
- Weiterhin wird mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem der Komfort für den Fahrzeugführer und die Fahrgäste des Fahrzeugs gesteigert, da bisher spürbare und wahrnehmbare Regeleingriffe des Fahrzeugstabilitätsprogramms nicht mehr notwendig werden. Insbesondere werden gegenüber bekannten Bremssystemen mit fest eingestellter Achslastverteilung Regeleingriffe reduziert. Eine noch weitergehende Komfortsteigerung ergibt sich in Verbindung mit einer aktiven Lenkung, zur Kompensierung des untersteuernden Verhaltens des Fahrzeugs.
- Ferner werden mit dem erfindungsgemäßen Bremssystem der Bremsverschleiß und die thermische Belastung durch die Reibungsbremse gleichmäßiger auf die Vorder- und Hinterachse verteilt.
- In vorteilhafter Weise kann das erfindungsgemäße Bremssystem elektrohydraulisch oder elektromechanisch ausgebildet werden.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren ausführlich beschrieben. Es zeigen:
-
1 ein schematisches Blockschaltbild eines Teilbereichs eines Kraftfahrzeugs mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Bremssystems, und -
2 ein Diagramm zur Darstellung der Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse bzw. kurvenäußeren und kurveninneren Rädern eines Bremssystems gemäß1 . - Dieses in
1 teilweise dargestellte Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang, bestehend aus einer Verbrennungsmaschine8 und einer als Antriebs-Elektromotor2 ausgebildeten elektrischen Maschine zum Antreiben von antreibbaren Rädern6 des Kraftfahrzeugs über ein Differential10 an einer Hinterachse15 . Der Antriebs-Elektromotor2 als Teil des ausführungsgemäßen Bremssystems ist mit einer wiederaufladbaren Fahrzeugbatterie9 verbunden, so dass im Generatorbetrieb dieses Antriebs-Elektromotors2 zur Erzeugung eines rekuperativen Bremsmoments diese Fahrzeugbatterie9 aufgeladen werden kann. Hierzu wird dieser Antriebs-Elektromotor2 von einer Antriebssteuereinheit11 entsprechend den von einem Steuergerät12 zugeführten Steuersignalen in einen Antriebsmodus oder einen Bremsmodus gesteuert. Gegebenenfalls weist dieser Antriebsstrang ein Getriebe sowie Kupplungen auf, auf deren Darstellung der Einfachheit halber verzichtet wird. - Das ausführungsgemäße Bremssystem umfasst ferner eine Bremsanlage
1 zum Reibungsbremsen der vier bremsbaren Räder7 an der Hinterachse15 und der Vorderachse16 mit jeweils einer Bremseinrichtung5 , die bspw. aus einer Scheibenbremsanlage mit Bremsscheibe und zugehörigen Bremsbacken besteht. Jede dieser Bremseinrichtungen5 erzeugt bei einer Ansteuerung durch eine Bremssteuereinrichtung13 eine Reibungskraft, die als Bremsmoment auf das jeweilige Rad7 wirkt. - Des Weiteren umfasst das Bremssystem ein Bremspedal
3 , das von einem Fahrzeugführer betätigbar ist und mit einem Pedalsimulator4 zur Erzeugung einer wegabhängigen Gegen- bzw. Rückstellkraft verbunden ist. Die Stellung des Bremspedals3 wird mittels eines Sensors14 erfasst und dessen Sensorsignal dem Steuergerät12 zur Auswertung zugeführt. Entsprechend der Stellung des Bremspedals3 erzeugt das Steuergerät12 Steuersignale für die Antriebssteuereinheit11 und die Bremssteuereinrichtung13 , so dass der dadurch erzeugte generatorische Bremsanteil (Rekuperationsanteil) zusammen mit dem Reibungsbremsanteil ein Bremsmoment bzw. eine Bremswirkung erzeugt, die der Stellung des Bremspedals entspricht, wobei der Reibungsbremsanteil zwischen 0% und 100% betragen kann. Gleichzeitig wird der Pedalsimulator4 von dem Steuergerät12 derart angesteuert, dass auf das Bremspedal3 eine Gegenkraft bzw. Rückstellkraft wirkt, sich also eine Weg-Kraft-Abhängigkeit einstellt, die dem Fahrer ein Pedalgefühl wie bei einer Bremsung ausschließlich mit der hydraulischen Bremsanlage1 gibt. - Die Bremssteuereinrichtung
13 steuert die Bremseinrichtungen5 an der Vorderachse16 und Hinterachse15 achsindividuell an, entsprechend den von dem Steuergerät12 übermittelten Steuersignalen. Damit kann eine Bremskraftverteilung an der Vorder- und Hinterachse16 bzw.15 realisiert werden, die sich einer in dem Diagramm nach2 dargestellten Kurve K1 annähert, die eine ideale parabolische Bremslastverteilung darstellt. Die Kurve K11 in diesem Diagramm gemäß2 zeigt die Bremskraftverteilung eines konventionellen Bremssystems. In diesem Diagramm ist auf der Abszisse die Bremskraft Fv an der Vorderachse15 und auf der Ordinate die Bremskraft FH an der Hinterachse16 aufgetragen. - Zur Stabilisierung des Fahrzeugs bei Kurvenfahrten, steuert die Bremssteuereinrichtung
13 die Bremseinrichtungen für die Räder7 radindividuell an, entsprechend den von dem Steuergerät12 übermittelten Steuersignalen. Damit kann näherungsweise eine Bremskraftverteilung an den kurvenäußeren und kurveninneren Rädern erzielt werden, die ebenso in2 dargestellt ist. Dabei entspricht diese Kurve K2 der idealen parabolischen Bremskraftverteilung. Hier ist auf der Abszisse die Bremskraft Kaußen und auf der Ordinate die Bremskraft Kinnen aufgetragen. - Das in dem Ausführungsbeispiel beschriebene Bremssystem ist mit einer elektrohydraulischen Bremsanlage dargestellt, ebenso kann eine elektromagnetische Bremsanlage verwendet werden.
- In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß
1 ist die elektrische Maschine als Antriebs-Elektromotor ausgeführt, wie dies bei Hybrid-Fahrzeugen bekannt ist. Anstelle des in dem Antriebstrang angeordneten Antriebs-Elektromotors, können auch mehrere Antriebs-Elektromotoren bspw. als Radnabenmotoren vorgesehen werden. Auch kann die elektrische Maschine ausschließlich als Generator, bspw. als Lichtmaschine eingesetzt werden, die dann zusätzlich zum rekuperativen Bremsen verwendet wird. Schließlich kann eine solche erfindungsgemäß verwendete elektrische Maschine Teil eines Start-Stopp-Systems sein. - 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
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- DE 102008000789 A1 [0004]
- DE 102004040616 A1 [0007]
- DE 10018178 A1 [0007]
Claims (5)
- Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigsten einer Bremsanlage (
1 ) zum Reibungsbremsen von bremsbaren Rädern an einer Vorderachse (16 ) und Hinterachse (15 ) des Kraftfahrzeugs und einer elektrischen Maschine (2 ) zum generatorischen Bremsen an wenigstens einer Achse des Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Bremspedals (3 ) in Abhängigkeit dessen Betätigung eine Bremswirkung mittels der Bremsanlage (1 ) und/oder des Elektromotors (2 ) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Pedalsimulator (4 ) vorgesehen ist, mit welchem eine dem Zustand des Bremssystems entsprechende, auf das Bremspedal (3 ) wirkende Rückstellkraft erzeugt wird, und – eine Bremssteuereinrichtung (13 ) vorgesehen ist, mit welcher die aufzubringende Bremskraft, die der Stellung des Bremspedals (3 ) entspricht, achsindividuell und/oder radindividuell verteilt wird. - Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssteuereinrichtung (
13 ) ausgebildet ist zur im Wesentlichen parabolischen Bremskraftverteilung zwischen der Vorderachse (16 ) und der Hinterachse (15 ). - Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremssteuereinrichtung (
13 ) ausgebildet ist zur im Wesentlichen parabolischen Bremskraftverteilung zwischen einem kurvenäußeren Rad und einem kurveninneren Rad. - Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage (
1 ) als elektrohydraulische Bremsanlage ausgebildet ist. - Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage (
1 ) als elektromechanische Bremsanlage ausgebildet ist
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- 2010-12-21 DE DE102010061438A patent/DE102010061438A1/de active Pending
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