DE102010061439A1

DE102010061439A1 - Bremssystem für ein Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102010061439A1
Application number: DE102010061439A
Authority: DE
Inventors: Thomas Garbe
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-12-21
Filing date: 2010-12-21
Publication date: 2012-06-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigsten einer Bremsanlage (1) zum Reibungsbremsen von bremsbaren Rädern des Kraftfahrzeugs und einer elektrischen Maschine (2) zum generatorischen Bremsen des Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Bremspedals (3) in Abhängigkeit dessen Betätigung eine Bremswirkung mittels der Bremsanlage (1) und/oder des Elektromotors (2) erzeugt und mittels eines Pedalsimulators (4) eine dem Zustand des Bremssystems entsprechende, auf das Bremspedal (3) wirkende Rückstellkraft erzeugt wird. Es ist vorgesehen, dass in einem von der Ausgangsstellung des Bremspedals (3) beginnenden ersten Betätigungsbereich des Bremspedals (3) eine vorgegebene und konstante Bremswirkung durch generatorisches Bremsen erzeugt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigsten einer Bremsanlage zum Reibungsbremsen von bremsbaren Rädern des Kraftfahrzeugs und einem Elektromotor zum generatorischen Bremsen des Kraftfahrzeugs gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE 10 2006 034 936 A1 ist ein Kraftfahrzeug mit einem einen Verbrennungsmotor und einen Elektromotor aufweisenden Antriebsstrang bekannt, welches eine Bremsanlage zum Reibungsbremsen von bremsbaren Rädern und eine Rekuperationsbremse aufweist. Dabei wird vorgeschlagen, die vom Fahrzeugführer durchführbaren Betätigungen des Bremspedals in zwei Betätigungsbereiche zu unterteilen, nämlich in einen bei einer unbetätigten Ausgangsstellung des Bremspedals beginnenden ersten Betätigungsbereich und einen daran anschließenden zweiten Betätigungsbereich. Der erste Betätigungsbereich wird der Rekuperationsbremse zugeordnet, während der bei einer stärkeren bzw. weiteren Pedalbetätigung vorliegende zweite Betätigungsbereich der Reibungsbremse zugeordnet wird. Die Bremsleistung der Rekuperationsbremse wird in Abhängigkeit der Pedalbetätigungen des ersten Betätigungsbereichs eingestellt, während die Bremsleistung der Reibungsbremse in Abhängigkeit der Pedalbetätigungen des zweiten Betätigungsbereichs einstellt wird. Am Übergang zwischen dem ersten Betätigungsbereich und dem zweiten Betätigungsbereich erreicht die mit Hilfe der Rekuperationsbremse erzielbare Verzögerung des Fahrzeugs ihr Maximum. Mit Beginn des zweiten. Betätigungsbereichs kommt es zusätzlich zu einem Bremseingriff der Reibungsbremse.
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 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 der DE 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 Bremssystem der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, um den Gesamtwirkungsgrad zu verbessern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Bei einem solchen Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigsten einer Bremsanlage zum Reibungsbremsen von bremsbaren Rädern des Kraftfahrzeugs und einer elektrischen Maschine zum generatorischen Bremsen des Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Bremspedals in Abhängigkeit dessen Betätigung eine Bremswirkung mittels der Bremsanlage und/oder des Elektromotors erzeugt und mittels eines Pedalsimulators eine dem Zustand des Bremssystems entsprechende, auf das Bremspedal wirkende Rückstellkraft erzeugt wird, wird erfindungsgemäß in einem von der Ausgangsstellung des Bremspedals beginnenden ersten Betätigungsbereich des Bremspedals eine vorgegebene und konstante Bremswirkung durch generatorisches Bremsen erzeugt.
Damit wird sofort mit der Betätigung des Bremspedals, d. h. schon bei einem minimalen Niederdrücken ein bestimmtes rekuperatives Bremsmoment als Bremswirkung eingestellt, welches über einen ersten Betätigungsbereich einem minimalen Bremsmoment entspricht, bei dem ein Fahrzeugführer keine Verzögerung des Fahrzeugs wahrnimmt. Das minimale Bremsmoment muss dabei nicht konstant sein.
Besonders vorteilhaft ist es gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung, wenn die im ersten Betätigungsbereich erzeugte Bremswirkung einem Zustand der Bremsanlage entspricht, bei welchem die die Bremskraft erzeugenden Bremsmittel, bspw. Bremsbacken und Bremsscheibe einer Scheibenbremse ohne Erzeugung einer Bremskraft aneinander liegen.
Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der erste Betätigungsbereich des Bremspedals durch den Pedalsimulator mit einer Pedalkennlinie simuliert, die der Kraft-Weg-Abhängigkeit der Bremsanlage entspricht, um deren die Bremskraft erzeugenden Mittel, bspw. Bremsbacken und Bremsscheibe einer Scheibenbremse ohne Erzeugung einer Bremskraft in Anlage zu bringen. Damit ergibt sich für den Fahrzeugführer ein harmonisches Bremspedalgefühl.
Des Weiteren bietet es sich weiterbildungsgemäß an, dass in einem an den ersten Betätigungsbereich sich anschließenden zweiten Betätigungsbereich die Bremswirkung mittels der Bremsanlage und/oder mittels des als Generator betriebenen Elektromotors erzeugt wird.
In vorteilhafter Weise kann das Bremssystem elektrohydraulisch oder elektromechanisch ausgebildet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine einzige beigefügte Figur ausführlich beschrieben. Diese 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Teilbereichs eines Kraftfahrzeugs mit einem erfindungsgemäßen Bremssystem.
Dieses in 1 teilweise dargestellte Kraftfahrzeug umfasst einen Antriebsstrang, bestehend aus einer Verbrennungsmaschine 8 und einer als Antriebs-Elektromotor 2 ausgebildeten elektrischen Maschine zum Antreiben von antreibbaren Rädern 6 des Kraftfahrzeugs über ein Differential 10. Der Antriebs-Elektromotor 2 als Teil des ausführungsgemäßen Bremssystems ist mit einer wiederaufladbaren Fahrzeugbatterie 9 verbunden, so dass im Generatorbetrieb dieses Antriebs-Elektromotors 2 zur Erzeugung eines rekuperativen Bremsmoments diese Fahrzeugbatterie 9 aufgeladen werden kann. Hierzu wird dieser Antriebs-Elektromotor 2 von einer Antriebssteuereinheit 11 entsprechend den von einem Steuergerät 12 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 Räder 7 mit jeweils einer Bremseinrichtung 5, die bspw. aus einer Scheibenbremsanlage mit Bremsscheibe und zugehörigen Bremsbacken besteht. Jede dieser Bremseinrichtungen 5 erzeugt bei einer Ansteuerung durch eine Bremssteuereinrichtung 13 eine Reibungskraft, die als Bremsmoment auf das jeweilige Rad 7 wirkt.
Des Weiteren umfasst das Bremssystem ein Bremspedal 3, das von einem Fahrzeugführer betätigbar ist und mit einem Pedalsimulator 4 zur Erzeugung einer wegabhängigen Gegen- bzw. Rückstellkraft verbunden ist. Die Stellung des Bremspedals 3 wird mittels eines Sensors 14 erfasst und dessen Sensorsignal dem Steuergerät 12 zur Auswertung zugeführt. Entsprechend der Stellung des Bremspedals 3 erzeugt das Steuergerät 12 Steuersignale für die Antriebssteuereinheit 11 und die Bremssteuereinrichtung 13, 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 Pedalsimulator 4 von dem Steuergerät 12 derart angesteuert, dass auf das Bremspedal 3 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 Bremsanlage 1 gibt.
Die Betätigung des Bremspedals 3 wird von dem Steuergerät 12 derart umgesetzt, dass bei einer anfänglichen Betätigung aus der Ausgangsstellung des Bremspedals 3 (erster Betätigungsbereich), also in dessen Antrittsbereich ein bestimmtes minimales rekuperatives Bremsmoment als Bremswirkung erzeugt wird, welches über diesen ersten Betätigungsbereich konstant bleibt und einem Bremsmoment entspricht, bei dem ein Fahrzeugführer keine Verzögerung des Fahrzeugs wahrnimmt. Der dabei von dem Antriebs-Elektromotor 2 erzeugte Strom lädt die Fahrzeugbatterie 9. Gleichzeitig steuert das Steuergerät 12 während dieses ersten Betätigungsbereichs den Pedalsimulator 4 derart an, dass der Fahrzeugführer ein Pedalgefühl wahrnimmt, die einem Zustand der Bremsanlage 1 entspricht, bei welchem die die Bremskraft erzeugenden Bremsmittel der Bremseinrichtung 5, also die Bremsbacken und die Bremsscheiben ohne Erzeugung einer Bremskraft aneinander liegen, um somit für den Fahrer einen harmonischen Betätigungsverlauf zu realisieren.
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

DE 102006034936 A1 [0002]
DE 102008000789 A1 [0003]
DE 102004040616 A1 [0006]
DE 10018178 A1 [0006]

Claims

Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit wenigsten einer Bremsanlage (1) zum Reibungsbremsen von bremsbaren Rädern des Kraftfahrzeugs und einer elektrischen Maschine (2) zum generatorischen Bremsen des Kraftfahrzeugs, wobei mittels eines Bremspedals (3) in Abhängigkeit dessen Betätigung eine Bremswirkung mittels der Bremsanlage (1) und/oder des Elektromotors (2) erzeugt und mittels eines Pedalsimulators (4) eine dem Zustand des Bremssystems entsprechende, auf das Bremspedal (3) wirkende Rückstellkraft erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem von der Ausgangsstellung des Bremspedals (3) beginnenden ersten Betätigungsbereich des Bremspedals (3) eine vorgegebene und konstante Bremswirkung durch generatorisches Bremsen erzeugt wird.
Bremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgegebene Bremswirkung einem minimalen Bremsmoment entspricht, bei dem ein Fahrzeugführer keine Verzögerung des Fahrzeugs wahrnimmt.
Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im ersten Betätigungsbereich erzeugte Bremswirkung einem Zustand der Bremsanlage (1) entspricht, bei welchem die die Bremskraft erzeugenden Bremsmittel (5) ohne Erzeugung einer Bremskraft aneinander liegen.
Bremssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Betätigungsbereich des Bremspedals (3) durch den Pedalsimulator (4) mit einer Pedalkennlinie simuliert wird, die der Kraft-Weg-Abhängigkeit der Bremsanlage (1) entspricht, um deren die Bremskraft erzeugenden. Bremsmittel (5) ohne Erzeugung einer Bremskraft in Anlage zu bringen.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem an den ersten Betätigungsbereich sich anschließenden zweiten Betätigungsbereich die Bremswirkung mittels der Bremsanlage (1) und/oder der elektrischen Maschine (2) erzeugt wird.
Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage (1) als elektrohydraulische Bremsanlage ausgebildet ist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage (1) als elektromechanische Bremsanlage ausgebildet ist