DE102011086367A1 - Method for controlling and/or regulating brake performance of motor car, involves limiting movement parameter, force and/or torque, and controlling brake performance within tolerance range based on recuperation power of electric machine - Google Patents

Method for controlling and/or regulating brake performance of motor car, involves limiting movement parameter, force and/or torque, and controlling brake performance within tolerance range based on recuperation power of electric machine Download PDF

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Abstract

The method involves determining default movement parameter, force and/or torque based on braking requirement of brake devices (40, 42, 44) of a vehicle (12). An electric machine (16) of the vehicle is connected with an electrical energy storage unit (36) and the brake devices, where the electric machine is utilized as a recuperation brake device (38). The movement parameter, the force and/or the torque are limited by a tolerance range. Brake performance of the vehicle is controlled or regulated within the tolerance range based on current maximum recuperation power of the electric machine. The electric machine is designed as a motor-generator, and the electrical energy storage unit is designed as a rechargeable battery. The movement parameter is velocity of the vehicle or distance of the vehicle to a preceding vehicle. An independent claim is also included for a control and/or regulating device for controlling and/or regulating brake performance of a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung einer Bremsleistung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, in Abhängigkeit von mindestens einer eine jeweilige Bremsanforderung an Bremseinrichtungen des Fahrzeugs bestimmenden Vorgabe mindestens eines Bewegungsparameters und/oder einer Kraft und/oder eines Moments sx, vx, ax, Fx, M. Das Fahrzeug weist dabei mindestens eine mit einem elektrischen Energiespeicher verbundene elektrische Maschine zur Nutzung als Rekuperations-Bremseinrichtung und mindestens eine weitere Bremseinrichtung auf. Die Erfindung betrifft weiterhin eine entsprechende Steuer- und/oder Regeleinrichtung.The invention relates to a method for controlling and / or regulating a braking power of a vehicle, in particular a motor vehicle, as a function of at least one specification of at least one motion parameter and / or a force and / or a moment s x , v determining a respective braking request to braking devices of the vehicle x , a x , F x , M. The vehicle has at least one electric machine connected to an electrical energy storage device for use as recuperation braking device and at least one further braking device. The invention further relates to a corresponding control and / or regulating device.

Stand der TechnikState of the art

Ein derartiges Verfahren ist zum Beispiel für Kraftfahrzeuge mit Elektro- oder Hybridantrieb bekannt. Diese weisen neben den für Fahrzeuge üblichen Bremseinrichtungen wie Trommel oder Scheibenbremsen auch eine Rekuperations-Bremseinrichtung mit einer mit dem Antriebsstrang verbundenen und generatorisch als Bremseinrichtung nutzbaren elektrische Maschine, zum Beispiel einen Motorgenerator, und einen mit der elektrischen Maschine verbundenen elektrischen Energiespeicher auf. Eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung koordiniert das Zusammenspiel dieser Bremsen in Abhängigkeit von einer Bremsanforderung. Diese ergibt sich bei einer Geschwindigkeitsregelanlage aus einer Geschwindigkeitsvorgabe vx als Bewegungsparametervorgabe. Diese Vorgabe erfolgt dabei als Vorgabe eines zeitabhängigen Vorgabesollwerts.Such a method is known, for example, for motor vehicles with electric or hybrid drive. These have in addition to the usual for vehicles braking devices such as drum or disc brakes and a recuperative braking device with a connected to the drive train and regeneratively usable as a braking device electrical machine, such as a motor generator, and connected to the electrical machine electrical energy storage. A control and / or regulating device coordinates the interaction of these brakes as a function of a braking request. In the case of a cruise control system, this results from a speed specification v x as a movement parameter specification. This specification is done as a default of a time-dependent default setpoint.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Beim erfindungsgemäßen Verfahren ist mindestens ein Toleranzbereich Δsx, Δvx, Δax, ΔFx, ΔM vorgesehen, der die Vorgabe des mindestens einen Bewegungsparameters sx, vx, ax und/oder der Kraft Fx und/oder des Moments M begrenzt. Dabei erfolgt die Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung innerhalb dieses Toleranzbereichs weiterhin in Abhängigkeit von einer aktuell maximal möglichen Rekuperationsleistung der elektrischen Maschine. Die Vorgabe des mindestens eines Bewegungsparameters und/oder der Kraft und/oder des Moments sx, vx, ax, Fx, M erfolgt somit als Angabe eines Bereichs, in den der entsprechende Parameter durch die Steuerung-/und oder Regelung der Bremsleistung gelangen soll beziehungsweise innerhalb dessen der entsprechende Parameter durch die Steuerung-/und oder Regelung der Bremsleistung verbleiben soll.In the inventive method, at least one tolerance range .DELTA.s x, △ v x, .DELTA.a x, .DELTA.F x, .DELTA.M is provided, which the specification of the at least one motion parameter s x, v x, a x and / or the force F x and / or of the moment M limited. In this case, the control and / or regulation of the braking power continues within this tolerance range as a function of a currently maximum possible recuperation power of the electric machine. The specification of the at least one motion parameter and / or the force and / or the moment s x , v x , a x , F x , M thus takes place as an indication of a region into which the corresponding parameter by the control and / or regulation of Braking power should arrive or within which the corresponding parameter should remain by the control and / or or regulation of the braking power.

Die Rekuperationsleistung ist ein Maß für die Bremsleistung der Rekuperations-Bremseinrichtung aber auch ein Maß für die von der elektrischen Maschine an den elektrischen Energiespeicher abgegebene elektrische Leistung. Aus der Rekuperationsleistung und dem Ladezustand des elektrischen Energiespeichers ergibt sich das Rekuperationspotential der Anordnung aus elektrischer Maschine und dem Energiespeicher. Die Bremsleistung des Fahrzeugs ergibt sich aus dem Anteil der Rekuperations-Bremseinrichtung und dem Anteil der weiteren Bremseinrichtung an dieser Bremsleistung. Unter der Angabe „Moment“ im Sinne der Erfindung ist dabei ein Drehmoment zu verstehen. Durch Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung des Fahrzeugs in Abhängigkeit von der aktuell maximal möglichen Rekuperationsleistung und/oder dem aktuellen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers kann das Rekuperationspotential entsprechend einer Vorgabe optimal genutzt werden. Der Ladezustand wird in der Regel von einem Management-System des Energiespeichers überwacht. The recuperation power is a measure of the braking power of the recuperation braking device but also a measure of the output from the electric machine to the electrical energy storage electrical power. From the Rekuperationsleistung and the state of charge of the electrical energy storage results in the Rekuperationspotential the arrangement of electrical machine and the energy storage. The braking power of the vehicle results from the proportion of the recuperation braking device and the proportion of the further braking device to this braking power. The term "moment" in the sense of the invention is to be understood as a torque. By controlling and / or regulating the braking power of the vehicle as a function of the currently maximum possible recuperation power and / or the current state of charge of the electrical energy storage, the recuperation potential can be used optimally in accordance with a specification. The state of charge is usually monitored by a management system of the energy storage.

Durch ein derartiges Verfahren kann das CO2-Einsparpotential bei entsprechenden Fahrzeugen erhöht und somit der Kraftstoffverbrauch verringert werden.Such a method can increase the CO 2 savings potential of corresponding vehicles and thus reduce fuel consumption.

Übliche Bremseinrichtungen von Fahrzeugen weisen zumeist einen hydraulischen Steller auf, die über Hydraulikleitungen eines entsprechenden Bremssystems betätigt wird. Bei einem solchen Bremssystem mit hydraulischem Steller muss zum Erreichen einer hinreichenden Bremsleistung oftmals eine Pumpe des Bremssystems in Betrieb genommen werden, um einen entsprechenden Druck für den Betrieb des Stellers aufzubauen. Dies ist mit zusätzlicher Lärmbelästigung und einem möglichen Ruckeln aufgrund des Regelungsverhaltens verbunden. Durch einen höheren Bremsanteil des rekuperativen Bremsens mittels der als Rekuperations-Bremseinrichtung genutzten elektrischen Maschine kann somit auch der Komfort deutlich erhöht werden.Conventional braking devices of vehicles usually have a hydraulic actuator, which is actuated via hydraulic lines of a corresponding brake system. In such a brake system with a hydraulic actuator, a pump of the brake system often has to be put into operation to achieve a sufficient braking power in order to build up a corresponding pressure for the operation of the actuator. This is associated with additional noise and a possible bucking due to the control behavior. As a result of a higher braking component of the recuperative braking by means of the electrical machine used as a recuperation braking device, the comfort can thus also be significantly increased.

Mit dem Wissen über die Bewegungsparametervorgabe (sx, vx, ax) oder der Sollwertvorgabe Fx beziehungsweise M sowie der nutzbaren Toleranzen und optional möglichst vieler weiterer Bewegungs- und Umgebungsparameter („Situationserkennung“), lässt sich der zeitliche Verlauf von Fahrzeugverzögerung und Bremsleistung so optimieren, dass die geforderte Gesamtbremsleistung möglichst innerhalb der zur Verfügung stehenden rekuperativen Bremsleistung liegt und damit der zusätzliche Beitrag der Reibungsbremse möglichst klein ist. Im Idealfall kann dieser gänzlich vermieden und vollständig rekuperativ gebremst werden. Die Vorgabe ist eine zeitabhängige Vorgabe sx(t), vx(t), ax(t), Fx(t), M(t).With the knowledge of the motion parameter specification (s x , v x , a x ) or the setpoint input F x or M and the usable tolerances and optional as many other motion and environmental parameters ("situation detection"), the time course of vehicle deceleration and Optimize braking performance so that the required total braking power is within the available recuperative braking power as possible and thus the additional contribution of the friction brake is as small as possible. Ideally, this can be completely avoided and completely recuperatively decelerated. The specification is a time-dependent specification s x (t), v x (t), a x (t), F x (t), M (t).

Das Bremsen (beziehungsweise Verzögern) betrifft vorzugsweise die Längsdynamik (in x-Richtung) des Fahrzeugs. Die Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung des Fahrzeugs ist dabei also eine Steuerung und/oder Regelung bezüglich einer Längsdynamikanforderung.The braking (or deceleration) preferably relates to the longitudinal dynamics (in the x direction) of the vehicle. The control and / or regulation of the braking power of the vehicle is so a control and / or regulation with respect to a longitudinal dynamic request.

Der elektrische Energiespeicher ist insbesondere eine wiederaufladbare Batterie (bzw. Akkumulator) mit Batteriezellen. Alternativ kann ein aus Brennstoffzellen und Wasserstoffspeichern aufgebauter Energiespeicher vorgesehen sein.The electrical energy store is in particular a rechargeable battery (or accumulator) with battery cells. Alternatively, it is possible to provide an energy store constructed from fuel cells and hydrogen storages.

Die Bewegungsparametervorgabe der Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung ist beispielsweise eine Vorgabe einer Strecke (Abstandsvorgabe) sx und/oder eine Vorgabe einer Geschwindigkeit vx und/oder eine Vorgabe einer Beschleunigung ax. Betrachtet man das zu steuernde/regelnde System als Regelkreis, so ist die Vorgabe die Führungsgröße der Regelung. The movement parameter specification of the control and / or regulation of the braking power is, for example, a specification of a distance (distance specification) s x and / or a specification of a speed v x and / or a specification of an acceleration a x . If one considers the system to be controlled as the control loop, the default is the reference variable of the control.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Toleranzbereich Δsx, Δvx, Δax, ΔFx, ΔM durch ein Toleranzband um einen Vorgabesollwert definiert. According to a preferred embodiment of the invention, the at least one tolerance range Δs x , Δv x , Δa x , ΔF x , ΔM is defined by a tolerance band around a preset target value.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Bremsleistung bis zu einer durch die aktuell maximal mögliche Rekuperationsleistung bestimmte Leistungsgrenze nur von der elektrischen Maschine im Rekuperationsbetrieb erbracht wird und dass eine zusätzlich benötigte Bremsleistung bei einer über diese Leistungsgrenze hinausgehende Bremsanforderung von der weiteren Bremseinrichtung oder mindestens einer der weiteren Bremseinrichtungen erbracht wird. In der Regel wird der elektrische Energiespeicher in einem Ladezustand betrieben, bei dem dieser nicht maximal geladen ist, sodass immer ein entsprechendes Rekuperationspotential vorherrscht.In particular, it is provided that the braking power is provided up to a limited by the currently maximum possible recuperation power limit only from the electric machine in recuperation and that additionally required braking power at a performance beyond this limit braking request from the further braking device or at least one of the other braking devices is provided. In general, the electrical energy storage is operated in a state of charge, in which this is not maximally charged, so that there is always a corresponding recuperation potential prevails.

Mit Vorteil ist die Bewegungsparametervorgabe oder eine der Bewegungsparametervorgaben eine Geschwindigkeitsvorgabe vx. Somit wird die Bremsanforderung von einer Geschwindigkeitsvorgabe bestimmt. Aus der Geschwindigkeitsvorgabe und einer gegenüber dieser Geschwindigkeitsvorgabe höheren Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs ergibt sich eine Geschwindigkeitsdifferenz, die durch das Bremsen ausgeglichen werden soll.Advantageously, the motion parameter default or one of the motion parameter presets is a speed default v x . Thus, the brake request is determined by a speed default. From the speed specification and with respect to this speed specification higher actual speed of the vehicle results in a speed difference, which is to be compensated by the braking.

Bei einer derartigen Bremsanforderung wird unter Berücksichtigung des möglichen Rekuperationspotentials eine optimale Strategie gewählt (z.B. zeitlicher Verzögerungsverlauf), bei der möglichst viel Energie durch Rekuperation im Energiespeicher zwischengespeichert werden kannWith such a braking request, taking into account the possible recuperation potential, an optimal strategy is selected (for example, a time delay curve) in which as much energy as possible can be temporarily stored in the energy store by recuperation

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bewegungsparametervorgabe oder eine der Bewegungsparametervorgaben eine Streckenvorgabe sx ist. Diese Streckenvorgabe sx ist insbesondere ein Abstand zu einem Objekt im Fahrzeugumfeld, bevorzugt ein dem Fahrzeug vorausfahrendes Fahrzeug. Beispielsweise wird die Bremsanforderung von einem ermittelten Abstand zu einem dem Fahrzeug vorausfahrenden Fahrzeug und dessen Geschwindigkeit bestimmt. Die Regelung der Bremsleistung muss dabei derart erfolgen, dass beim Angleich der Geschwindigkeiten immer ein hinreichender Abstand zwischen den Fahrzeugen erhalten bleibt.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that the motion parameter specification or one of the motion parameter specifications is a distance specification s x . This distance specification s x is in particular a distance to an object in the vehicle environment, preferably a vehicle driving ahead of the vehicle. For example, the braking request is determined by a determined distance to a vehicle ahead of the vehicle and its speed. The regulation of the braking power must be such that always remains a sufficient distance between the vehicles when adjusting the speeds.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bewegungsparametervorgabe eine Bewegungsparametervorgabe einer Geschwindigkeitsregelanlage, insbesondere eines Abstandsregeltempomats, des Fahrzeugs ist. Eine solche Geschwindigkeitsregelanlage ist zum Beispiel unter dem Markennamen „Tempomat“ bekannt. Eine solche Geschwindigkeitsregelanlage gibt ihre Bremsanforderung in Abhängigkeit von einer Geschwindigkeitsvorgabe aus. In der internationalen Automobilindustrie hat sich zur Beschreibung des Abstandsregeltempomats auch der englische Ausdruck Adaptive Cruise Control (Adaptive Geschwindigkeitsregelung) etabliert, abgekürzt ACC. Derartige ACC Systeme weisen zumindest eine Umfelderfassungseinrichtung zur Erfassung von Objekten im Fahrzeugumfeld auf. Die Umfelderfassungseinrichtung ist insbesondere ein optischer und/oder akustischer Sensor, bevorzugt ein Sensor eines Radarsystems und/oder ein Sensor eines Infrarotsichtsystems und/oder eine Kamera eines Videosystems und/oder ein Sensor eines Ultraschallsystems. Derartige Sensoren werden bei Fahrzeugen bereits bei dem Abstandsregeltempomat (Adaptive Cruise Control: ACC), der Spurverlassenswarnung, der Nachtsichtunterstützung, der Kollisionswarnung, etc. verwendet. According to a further preferred embodiment of the invention, it is provided that the movement parameter specification is a movement parameter specification of a cruise control system, in particular of a cruise control system, of the vehicle. Such a cruise control system is known, for example, under the brand name "cruise control". Such a cruise control system outputs its braking request as a function of a speed specification. In the international automotive industry, the term Adaptive Cruise Control (ACC) has been used to describe Adaptive Cruise Control, abbreviated ACC. Such ACC systems have at least one environment detection device for detecting objects in the vehicle environment. The surroundings detection device is in particular an optical and / or acoustic sensor, preferably a sensor of a radar system and / or a sensor of an infrared vision system and / or a camera of a video system and / or a sensor of an ultrasound system. Such sensors are already used on vehicles in Adaptive Cruise Control (ACC), Lane Departure Warning, Night Vision Assist, Collision Warning, etc.

Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Bremsanforderung eine Bremsanforderung eines Fahrers des Fahrzeugs ist. Der Fahrer übermittelt diese Bremsanforderung bei Kraftfahrzeugen in der Regel mittels eines Bremspedals und/oder beim Schleppbetrieb mittels eines Gas- oder Fahrpedals.Alternatively or additionally, it is provided that the brake request is a brake request of a driver of the vehicle. The driver transmits this braking request in motor vehicles usually by means of a brake pedal and / or during towing by means of a gas or accelerator pedal.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Antrieb des Fahrzeugs als ein Elektro- oder ein Hybridantrieb ausgebildet ist, der die elektrische Maschine und den elektrischen Energiespeicher aufweist. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass die elektrische Maschine als Motorgenerator ausgebildet ist, die sowohl als Antriebsmaschine des Fahrzeugs als auch im rekuperativen Betrieb zum Bremsen nutzbar ist. Alternativ ist zumindest eine elektrische Maschine als Antriebsmaschine und zumindest eine weitere elektrische Maschine als Generator vorgesehen.According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that the drive of the vehicle is designed as an electric or a hybrid drive, which has the electric machine and the electrical energy storage. In particular, it is provided that the electric machine is designed as a motor generator, which can be used both as a drive machine of the vehicle and in the recuperative operation for braking. Alternatively, at least one electric machine is provided as a drive machine and at least one further electric machine as a generator.

Der Antrieb, insbesondere der Hybridantrieb, weist weiterhin auch mindestens eine Brennkraftmaschine auf. Diese ist im Schleppbetrieb betrieben eine der weiteren Bremseinrichtungen.The drive, in particular the hybrid drive, also has at least one Internal combustion engine. This is operated in tow mode one of the other braking devices.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zur Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung eines Fahrzeugs, insbesondere Kraftfahrzeugs, in Abhängigkeit von mindestens einer eine Bremsanforderung bestimmenden Vorgabe eines Bewegungsparameters und/oder einer Kraft und/oder eines Moments sx, vx, ax, Fx, M. Es ist vorgesehen, dass die Steuerund/oder Regeleinrichtung zur Durchführung eines vorstehend genannten Verfahrens eingerichtet ist. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung (das Steuergerät) koordiniert den Anteil der Rekuperationsbremsleistung der elektrischen Maschine einerseits und der Bremsleistung der weiteren Bremseinrichtung andererseits an der Gesamtbremsleistung des Fahrzeugs. Dabei erfolgt die Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung beziehungsweise der einzelnen Anteile an der Bremsleistung in Abhängigkeit von einer aktuell maximal möglichen Rekuperationsleistung der elektrischen Maschine und/oder von dem aktuellen Ladezustand des elektrischen Energiespeichers.The invention further relates to a control and / or regulating device for controlling and / or regulating the braking power of a vehicle, in particular a motor vehicle, in dependence on at least one specification of a motion parameter and / or a force and / or a moment s x , v determining a braking request x , a x , F x , M. It is provided that the control and / or regulating device is set up to carry out a method mentioned above. The control and / or regulating device (the control unit) coordinates the proportion of the recuperation braking power of the electrical machine on the one hand and the braking power of the further braking device on the other hand to the total braking power of the vehicle. In this case, the control and / or regulation of the braking power or of the individual components of the braking power takes place as a function of a currently maximum possible recuperation power of the electric machine and / or of the current state of charge of the electrical energy store.

Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung ist insbesondere in einem Steuergerät der elektrischen Maschine oder in einem dem Steuergerät der elektrischen Maschine übergeordneten Fahrzeug-Steuergerät ausgebildet. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung kann Teil des ESP Steuergerätes sein (wie im vorliegenden Fall) oder in einem beliebigen anderen Steuergerät bildet sein. Sie ist insbesondere Teil einer Geschwindigkeitsregelanlage, insbesondere eines Abstandsregeltempomats, des Fahrzeugs.The control and / or regulating device is designed in particular in a control unit of the electric machine or in a control unit of the electrical machine parent vehicle control unit. The control and / or regulating device may be part of the ESP control unit (as in the present case) or be formed in any other control unit. In particular, it is part of a cruise control system, in particular of an adaptive cruise control, of the vehicle.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass diese Steuer- und/oder Regeleinrichtung signaltechnisch mit der elektrischen Maschine und mit der Bremseinrichtung verbunden ist. Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung steuert über die entsprechenden signaltechnischen Verbindungen (Signalleitungen) die elektrische Maschine sowie die Bremseinrichtung an.According to a preferred embodiment of the invention, it is provided that this control and / or regulating device is signal-wise connected to the electric machine and to the braking device. The control and / or regulating device controls the electrical machine and the braking device via the corresponding signaling connections (signal lines).

Schließlich ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Bewegungsparametervorgabe (also die Führungsgröße der Steuerung und/oder Regelung) eine Streckenvorgabe und/oder eine Geschwindigkeitsvorgabe und/oder eine Beschleunigungsvorgabe ist. Die Beschleunigungsvorgabe ax ergibt sich insbesondere aus dem Quotienten aus benötigter Bremskraft Fx zu Fahrzeugmasse M.Finally, it is advantageously provided that the movement parameter specification (ie the command variable of the control and / or regulation) is a distance specification and / or a speed specification and / or an acceleration specification. The acceleration specification a x results in particular from the quotient of required braking force F x to vehicle mass M.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. Show it:

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einer generatorisch als rekuperative Bremseinrichtung nutzbaren elektrische Maschine, mit einem elektrischen Energiespeicher und mit weiteren Bremseinrichtungen, 1 1 a schematic representation of a vehicle having an electric machine which can be regenerated as a recuperative braking device, with an electrical energy store and with further braking devices,

2 eine schematische Darstellung eines Regelkreises mit dem Fahrzeug als Regelstrecke und einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung als Regler und 2 a schematic representation of a control loop with the vehicle as a controlled system and a control and / or regulating device as a controller and

3A, 3B ein Diagramm, bei dem ein die Geschwindigkeitsvorgabe begrenzender Toleranzbereich sowie ein sich gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ergebender Geschwindigkeitsund Bremsleistungsverlauf des Fahrzeugs über der Zeit aufgetragen ist. 3A . 3B a diagram in which a speed limit limiting tolerance range and according to a preferred embodiment of the invention resulting speed and braking power curve of the vehicle over time is plotted.

Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung einen Antrieb 10 eines als Kraftfahrzeug ausgebildeten Fahrzeugs 12. Das Fahrzeug 12 ist ein Hybridfahrzeug dessen Antrieb 10 als Hybridantrieb, genauer als paralleler Hybridantrieb, ausgebildet ist. Der Antrieb 10 weist eine Brennkraftmaschine 14 und eine als Motorgenerator ausgebildete elektrische Maschine 16 auf. Die Brennkraftmaschine 14 und die elektrische Maschine 16 sind in einer seriellen Anordnung mit einem Abtriebsstrang 18 des Antriebs 10 verbunden. Der Abtriebsstrang 18 weist eine Abtriebswelle auf, die über eine schaltbare Kupplung 20 und ein nachgeschaltetes Getriebe 22 mit einem zwischen den angetriebenen Rädern 24, 26 angeordneten Differentialgetriebe 26 verbunden ist. Das Differentialgetriebe 26 ist seinerseits über eine Achse 30 mit diesen Rädern 24, 26 verbunden. Die Brennkraftmaschine 14 wird von einem Treibstofftank 32 über eine Leitung mit entsprechendem Treibstoff versorgt. Die elektrische Maschine 16 ist elektrisch mittels eines zwischengeschalteten Inverters 34 mit einem als wiederaufladbare Batterie ausgebildeten elektrischen Energiespeicher 36 verbunden. Die elektrische Maschine 16, der Inverter 34 und der elektrische Energiespeicher 36 bilden eine Rekuperations-Bremseinrichtung 38 des Fahrzeugs 12.The 1 shows a schematic representation of a drive 10 a vehicle designed as a motor vehicle 12 , The vehicle 12 is a hybrid vehicle whose drive 10 is designed as a hybrid drive, more precisely as a parallel hybrid drive. The drive 10 has an internal combustion engine 14 and an electric machine formed as a motor generator 16 on. The internal combustion engine 14 and the electric machine 16 are in a serial arrangement with a power take-off 18 of the drive 10 connected. The output train 18 has an output shaft via a switchable coupling 20 and a downstream gearbox 22 with one between the driven wheels 24 . 26 arranged differential gear 26 connected is. The differential gear 26 is in turn about an axis 30 with these wheels 24 . 26 connected. The internal combustion engine 14 is from a fuel tank 32 supplied via a line with the appropriate fuel. The electric machine 16 is electrically by means of an intermediate inverter 34 with a trained as a rechargeable battery electrical energy storage 36 connected. The electric machine 16 , the inverter 34 and the electrical energy storage 36 form a recuperation braking device 38 of the vehicle 12 ,

Neben dem Antrieb 10 zeigt 1 weiterhin einen Teil eines Bremssystems, nämlich die den jeweiligen Rädern 24, 26 zugeordneten weiteren Bremseinrichtungen 40, 42. Diese sind zum Beispiel als Scheibenbremsen des Bremssystems mit entsprechenden Stellern (nicht gezeigt) ausgebildet. Diese Steller sind im Falle der Scheibenbremsen die Bremszangen. Die Brennkraftmaschine 14 kann im Schleppbetrieb betrieben ebenfalls als eine weitere Bremseinrichtung 44 aufgefasst werden.Next to the drive 10 shows 1 furthermore a part of a braking system, namely the respective wheels 24 . 26 associated additional braking devices 40 . 42 , These are designed, for example, as disc brakes of the brake system with corresponding actuators (not shown). These actuators are the brake calipers in the case of disc brakes. The internal combustion engine 14 can operate in towing mode also as another braking device 44 be understood.

Die Steuerung beziehungsweise Regelung der Bremsleistung eines Fahrzeugs 12 erfolgt mittels einer Steuer- und/oder Regeleinrichtung (einem Steuergerät) 46. Diese ist mittels Signalleitungen (als Pfeile beziehungsweise Doppelpfeile angedeutet) mit der elektrischen Maschine 16, dem elektrischen Energiespeicher 36, dem Inverter 34, einem Antriebs-Steuergerät 48 und den beiden Bremseinrichtungen 38, 40 verbunden. Das Antriebs-Steuergerät 48 koordiniert die Ansteuerung der beiden Antriebsmaschinen 14, 16 und ist im hier gezeigten Beispiel Teil der Brennkraftmaschine 14.The control or regulation of the braking power of a vehicle 12 by means of a control and / or regulating device (a control device) 46 , This is by means of signal lines (indicated as arrows or double arrows) with the electric machine 16 , the electrical energy storage 36 , the inverter 34 , a drive control unit 48 and the two braking devices 38 . 40 connected. The drive control unit 48 coordinates the activation of the two drive machines 14 . 16 and is in the example shown here part of the internal combustion engine 14 ,

Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 46 koordiniert den Anteil der Rekuperations-Bremsleistung der Rekuperations-Bremseinrichtung 38 und der Bremsleistung der weiteren Bremseinrichtungen 40, 42, 44 an der Gesamtbremsleistung des Fahrzeugs 12. The control and / or regulating device 46 coordinates the proportion of the recuperation braking power of the recuperation braking device 38 and the braking power of the other braking devices 40 . 42 . 44 on the total braking power of the vehicle 12 ,

Die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 46 ist Teil einer Geschwindigkeitsregelanlage 50, insbesondere eines Abstandsregeltempomats, des Fahrzeugs 12.The control and / or regulating device 46 is part of a cruise control system 50 , in particular a Abstandsregeltempomats, of the vehicle 12 ,

2 zeigt in schematischer Darstellung einen Regelkreis 52, bei dem das Fahrzeug 12 mit seinen Bremseinrichtungen 38, 40, 42, 44 die Regelstrecke und die Geschwindigkeitsregelanlage 50 beziehungsweise die Steuer- und/oder Regeleinrichtung 46 der Geschwindigkeitsregelanlage 50 der Regler ist. 2 shows a schematic representation of a control loop 52 in which the vehicle 12 with its braking devices 38 . 40 . 42 . 44 the controlled system and the cruise control system 50 or the control and / or regulating device 46 the cruise control system 50 the regulator is.

Regelgröße(n) dieses Regelkreises 52 ist/sind dabei der/die mindestens eine Vorgabe des Bewegungsparameters sx, vx, ax (im Sinne einer Führungsgröße) entsprechende(n) Bewegungsparameter s, v, a des Fahrzeugs 12 bzw. eine Kraft- oder Momentenvorgabe Fx/M. Die Stellgrößen sind die den einzelnen Bremseinrichtungen 38, 40, 42, 44 entsprechenden Anteile an der (Gesamt-)Bremsleistung Pb des Fahrzeugs 12. Der mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung 46 realisierte Regler kann zum Beispiel als PID-Regler realisiert sein.Controlled variable (s) of this control loop 52 is / are at least one specification of the motion parameter s x , v x , a x (in the sense of a reference variable) corresponding (n) motion parameter s, v, a of the vehicle 12 or a force or torque specification F x / M. The manipulated variables are the individual brake devices 38 . 40 . 42 . 44 corresponding proportions of the (total) braking power P b of the vehicle 12 , The means of the control and / or regulating device 46 realized controller can be realized as a PID controller, for example.

Dabei erfolgt die Regelung (beziehungsweise Steuerung) der Bremsleistung Pb nicht nur in Abhängigkeit von mindestens einer eine Bremsanforderung bestimmenden Bewegungsparametervorgabe sx, vx, ax bzw. einer Kraft- oder Momentenvorgabe Fx/M, sondern auch in Abhängigkeit einer aktuell maximal möglichen Rekuperationsleistung Pmr der elektrischen Maschine 16 und/oder von dem aktuellen Ladezustand SOC des elektrischen Energiespeichers 36 der Rekuperations-Bremseinrichtung 38. Diese beiden Größen bestimmen ein aktuelles Rekuperationspotential. In this case, the control (or control) of the braking power P b takes place not only as a function of at least one motion parameter determination s x , v x , a x or a force or torque input F x / M determining a braking request, but also as a function of a current maximum possible recuperation power P mr of the electric machine 16 and / or the current state of charge SOC of the electrical energy store 36 the recuperation braking device 38 , These two variables determine a current recuperation potential.

3A zeigt ein Diagramm, bei dem ein die Geschwindigkeitsvorgabe begrenzender Toleranzbereich Δvx sowie ein sich ergebender Geschwindigkeitsverlauf 54 des Fahrzeugs 12 über der Zeit t aufgetragen ist. Dieser die Geschwindigkeitsvorgabe (Vorgabe des Bewegungsparameters vx), begrenzende Toleranzbereich Δvx, ermöglicht eine Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung innerhalb dieses Toleranzbereichs Δvx weiterhin auch in Abhängigkeit von einer aktuell maximal möglichen Rekuperationsleistung Pmr der elektrischen Maschine 16, die in 3B gezeigt ist. Die aktuell maximal mögliche Rekuperationsleistung Pmr der elektrischen Maschine ist als Leistungsgrenze 56 eingezeichnet. 3A shows a diagram in which a speed limit limiting tolerance range .DELTA.v x and a resulting velocity profile 54 of the vehicle 12 is plotted over time t. This speed setting (setting of the motion parameter v x), limiting tolerance range △ v x, allows a control and / or regulation of the braking power within this tolerance range .DELTA.v x furthermore also a function of a current maximum possible recuperation P mr of the electrical machine 16 , in the 3B is shown. The currently maximum possible recuperation power P mr of the electric machine is the power limit 56 located.

Im gezeigten Beispiel der 3A und 3B ist im gezeigten Zeitabschnitt ein rein rekuperatives Bremsen unter Einhaltung des Toleranzbereichs Δvx der Geschwindigkeitsvorgabe vx möglich. Der Toleranzbereich Δvx ist durch ein einen Vorgabesollwert vs und ein diesen Vorgabesollwert umgebendes Toleranzband definiert. In 3B ist der Bremsleistungsverlauf 58 der rekuperationsoptimierten Regelung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt.In the example shown the 3A and 3B is in the time shown a purely recuperative braking while maintaining the tolerance range .DELTA.v x of the speed default v x possible. The tolerance range is defined by a .DELTA.v x a default command value v s, and this Setpoint surrounding tolerance band. In 3B is the braking power curve 58 the recuperation-optimized control according to a preferred embodiment of the invention shown.

Zum Vergleich ist in 3B die benötigte rekuperative Bremsleistung 60 und eine zusätzlich benötigte Bremsleistung 62 eingezeichnet, die benötigt würde, um den Geschwindigkeitsverlauf exakt auf den Vorgabesollwert zu regeln, was erfindungsgemäß jedoch nicht vorgesehen ist. For comparison, in 3B the required recuperative braking power 60 and additionally required braking power 62 drawn, which would be needed to control the speed curve exactly to the default setpoint, which according to the invention, however, is not provided.

Die in den 3A und 3B gezeigte Geschwindigkeit, Geschwindigkeitsvorgabe, etc. ist ein exemplarisches Beispiel für alle möglichen Bewegungsparameter beziehungsweise für eine Kraft oder ein Moment und deren Vorgaben (sx, vx, ax, Fx, M) und Toleranzbereiche (Δsx, Δvx, Δax, ΔFx, ΔM).The in the 3A and 3B shown speed, speed specification, etc. is an exemplary example of all possible motion parameters or for a force or a moment and their specifications (s x , v x , a x , F x , M) and tolerance ranges (Δs x , Δv x , Δa x , ΔF x , ΔM).

Die Bremsleistung wird bis zu einer durch die aktuell maximal mögliche Rekuperationsleistung beziehungsweise das aktuelle Rekuperationspotential bestimmte Leistungsgrenze nur von der elektrischen Maschine 16 im Rekuperationsbetrieb erbracht, wobei eine zusätzlich benötigte Bremsleistung bei einer über diese Leistungsgrenze hinausgehende Bremsanforderung von der weiteren Bremseinrichtung oder mindestens einer der weiteren Bremseinrichtungen 38, 40, 42 erbracht wird.The braking power is up to a maximum of possible recuperation power or the current Rekuperationspotential determined power limit only from the electric machine 16 performed in recuperation, with an additionally required braking power at a beyond this power limit braking request from the further braking device or at least one of the other braking devices 38 . 40 . 42 is provided.

Falls die Anforderung also über die Rekuperationsleistung beziehungsweise das Rekuperationspotential hinaus geht, lässt das von der Geschwindigkeitsregelanlage 50 durchgeführte Verfahren bevorzugt eine vorgebbare temporäre Regelabweichung zu, um kleine Störungen zu ignorieren und nicht mit einem Steller einer weiteren Bremseinrichtung 40, 42, 44 kompensieren zu müssen.If the requirement thus goes beyond the recuperation power or the recuperation potential, this can be done by the cruise control system 50 The method performed prefers a specifiable temporary control deviation in order to ignore small disturbances and not with a controller of another braking device 40 . 42 . 44 to compensate.

Sollte dennoch der Einsatz eines oder mehrerer weitere Bremseinrichtungen 38, 40, 42 notwendig sein, so wird der oder die – hinsichtlich Geräusch, Stellgenauigkeit, etc. – den Fahrkomfort beeinträchtigenden Steller möglichst konstant gehalten und die kleinen Störungen mit einem anderen Steller, insbesondere der elektrischen Maschine 16 im Rekuperationsbetrieb, ausgeregelt.Should still use one or more other braking devices 38 . 40 . 42 be necessary, the one or more - in terms of noise, positioning accuracy, etc. - the ride comfort affecting actuator is kept as constant as possible and the small interference with another controller, especially the electric machine 16 in Rekuperationsbetrieb, regulated.

Claims (11)

Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung eines Fahrzeugs (12), insbesondere Kraftfahrzeugs, in Abhängigkeit von mindestens einer eine jeweilige Bremsanforderung an Bremseinrichtungen (38, 40, 42, 44) des Fahrzeugs (12) bestimmenden Vorgabe mindestens eines Bewegungsparameters und/oder einer Kraft und/oder eines Moments (sx, vx, ax, M, Fx), wobei das Fahrzeug (12) mindestens eine mit einem elektrischen Energiespeicher (36) verbundene elektrische Maschine (16) zur Nutzung als Rekuperations-Bremseinrichtung (38) und mindestens eine weitere Bremseinrichtung (40, 42, 44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des mindestens einen Bewegungsparameters und/oder der Kraft und/oder des Moments (sx, vx, ax, Fx, M) durch mindestens einen Toleranzbereich (Δsx, Δvx, Δax, ΔFx, ΔM) begrenzt wird, wobei die Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung innerhalb des Toleranzbereichs (Δsx, Δvx, Δax, ΔFx, ΔM) weiterhin auch in Abhängigkeit von einer aktuell maximal möglichen Rekuperationsleistung (Pmr) der elektrischen Maschine (16) erfolgt.Method for controlling and / or regulating the braking power of a vehicle ( 12 ), in particular motor vehicle, as a function of at least one respective braking request to braking devices ( 38 . 40 . 42 . 44 ) of the vehicle ( 12 ) determining specification of at least one motion parameter and / or a force and / or a moment (s x , v x , a x , M, F x ), wherein the vehicle ( 12 ) at least one with an electrical energy storage ( 36 ) connected electrical machine ( 16 ) for use as recuperation braking device ( 38 ) and at least one further braking device ( 40 . 42 . 44 ), characterized in that the specification of the at least one motion parameter and / or the force and / or the moment (s x , v x , a x , F x , M) by at least one tolerance range (Δs x , Δv x , Δa x, .DELTA.F x, .DELTA.M) is limited, wherein the control and / or regulation of the braking power within the tolerance range (.DELTA.s x, △ v x, .DELTA.a x, .DELTA.F x, .DELTA.M) further (also a function of a current maximum possible recuperation P mr ) of the electric machine ( 16 ) he follows. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Toleranzbereich (Δsx, Δvx, Δax, ΔFx, ΔM) durch ein einen Vorgabesollwert (sS, vS, aS, FS, MS) umgebendes Toleranzband definiert ist.A method according to claim 1, characterized in that the at least one tolerance range (.DELTA.s x, △ v x, .DELTA.a x, .DELTA.F x, .DELTA.M) by a preset desired value (s S, v S, a S, F S, M S) surrounding tolerance band is defined. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsleistung innerhalb des Toleranzbereichs (Δsx, Δvx, Δax, ΔFx, ΔM) bis zu einer durch die aktuell maximal mögliche Rekuperationsleistung (Pmr) bestimmte Leistungsgrenze nur von der elektrischen Maschine (16) im Rekuperationsbetrieb erbracht wird und dass eine zusätzlich benötigte Bremsleistung bei einer über diese Leistungsgrenze (56) hinausgehende Bremsanforderung von der Bremseinrichtung oder mindestens einer der Bremseinrichtungen (38, 40, 42) erbracht wird. Method according to claim 1 or 2, characterized in that the braking power within the tolerance range (Δs x , Δv x , Δa x , ΔF x , ΔM) up to a power limit determined by the currently maximum possible recuperation power (P mr ) only from the electrical Machine ( 16 ) is provided in the recuperation operation and that an additionally required braking power at an above this power limit ( 56 ) exceeding braking request from the braking device or at least one of the braking devices ( 38 . 40 . 42 ) is provided. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsparametervorgabe oder eine der Bewegungsparametervorgaben eine Geschwindigkeitsvorgabe (vx) ist.Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the motion parameter specification or one of the motion parameter presets is a speed specification (v x ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsparametervorgabe oder eine der Bewegungsparametervorgaben eine Streckenvorgabe (sx), insbesondere ein Abstand zu einem dem Fahrzeug (12) vorausfahrenden Fahrzeug, ist.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the motion parameter specification or one of the motion parameter specifications a distance specification (s x ), in particular a distance to the vehicle ( 12 ) preceding vehicle. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des Bewegungsparameters oder der Kraft oder des Moments (sx, vx, ax, Fx, M) eine Vorgabe des Bewegungsparameters oder der Kraft oder des Moments (sx, vx, ax, Fx, M) einer Geschwindigkeitsregelanlage (50) des Fahrzeugs (12) ist. Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the specification of the movement parameter or the force or the moment (s x , v x , a x , F x , M) is a specification of the movement parameter or the force or the moment (s x , v x , a x , F x , M) of a cruise control system ( 50 ) of the vehicle ( 12 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (10) des Fahrzeugs (12) als ein Elektro- oder ein Hybridantrieb ausgebildet ist, der die elektrische Maschine (16) und den elektrischen Energiespeicher (36) aufweist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive ( 10 ) of the vehicle ( 12 ) is designed as an electric or a hybrid drive, the electric machine ( 16 ) and the electrical energy storage ( 36 ) having. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (10) weiterhin auch mindestens eine Brennkraftmaschine (14) aufweist, die im Schleppbetrieb betrieben eine der weiteren Bremseinrichtungen (44) ist. Method according to one of the preceding claims, characterized in that the drive ( 10 ) also at least one internal combustion engine ( 14 ) operated in tow mode one of the further braking devices ( 44 ). Steuer- und/oder Regeleinrichtung (46) zur Steuerung und/oder Regelung der Bremsleistung eines Fahrzeugs (12), insbesondere Kraftfahrzeugs, in Abhängigkeit von mindestens einer eine Bremsanforderung bestimmenden Vorgabe eines Bewegungsparameters und/oder einer Kraft und/oder eines Moments (sx, vx, ax, Fx, M), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerund/oder Regeleinrichtung (44) zur Durchführung des Verfahrens nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche eingerichtet ist.Control and / or regulating device ( 46 ) for controlling and / or regulating the braking power of a vehicle ( 12 ), in particular a motor vehicle, in dependence on at least one specification of a motion parameter and / or a force and / or moment determining a braking request (s x , v x , a x , F x , M), characterized in that the control and / or Control device ( 44 ) is arranged to carry out the method according to at least one of the preceding claims. Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass diese Einrichtung (46) signaltechnisch mit der elektrischen Maschine (16) und mit der Bremseinrichtung (38, 40, 42) verbunden ist. Control and / or regulating device according to claim 9, characterized in that this device ( 46 ) signaling with the electric machine ( 16 ) and with the braking device ( 38 . 40 . 42 ) connected is. Steuer- und/oder Regeleinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorgabe des Bewegungsparameters (sx, vx, ax) eine Streckenvorgabe (sx) und/oder eine Geschwindigkeitsvorgabe (vx) und/oder eine Beschleunigungsvorgabe (ax) ist. Control and / or regulating device according to claim 9 or 10, characterized in that the specification of the motion parameter (s x , v x , a x ) a distance specification (s x ) and / or a speed specification (v x ) and / or an acceleration specification (a x ) is.
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