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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine, beispielsweise ein Hybridfahrzeug oder ein Elektrofahrzeug, sowie ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine.
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Wie aus der Druckschrift
DE 10 2007 035 426 A1 bekannt ist, können bei einem Kraftfahrzeug grundsätzlich drei verschiedene Antriebszustände unterschieden werden, nämlich Antreiben, antriebsloses Fahren (so genanntes „Segeln”) und Verzögern. Es ist ferner bekannt, dass Segeln die energieeffizienteste Betriebsart ist, wenn dabei der Antriebsmotor vom Antriebsstrang getrennt und abgeschaltet oder zumindest bei möglichst niedriger Drehzahl betrieben wird. Gemäß dieser Druckschrift ist es selbst bei Hybridfahrzeugen sinnvoll, möglichst häufig den energieeffizienten Segelbetrieb zu nutzen. Bei Aktivierung durch den Fahrer ergibt sich jedoch das Problem, dass es für ihn schwierig ist, diesen Zustand zu erkennen, so dass er einerseits die energiesparende Betriebsart häufig nicht nutzen wird, andererseits gelegentlich auch energiesparendes Segeln aktivieren wird, um dann festzustellen, dass das Fahrzeug anschließend ungewollt stärker oder schwächer als beabsichtigt beschleunigt werden muss. Daher wird in der Druckschrift vorgeschlagen, dem Fahrer den Segelzustand anzuzeigen, damit er in der Lage ist, je nach Fahrsituation diesen Zustand durch entsprechende Fahrweise herbeizuführen oder beizubehalten.
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Während einer Verzögerung des Fahrzeugs kann insbesondere bei einem Elektrofahrzeug oder einem Hybridfahrzeug Energie aus der Verzögerung zurückgewonnen werden, um anschließend zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet zu werden. Dieser Vorgang wird auch als Rekuperation bezeichnet. Auch bei einem Fahrzeug mit einem Verbrennungsmotor kann Energie beim Verzögern des Fahrzeugs zurückgewonnen werden. So offenbart beispielsweise die
EP 1 301 366 B1 eine Steuereinheit für ein Getriebe und ein zugehöriges Betriebsverfahren. In Abhängigkeit von einer Betätigung eines Bremspedals des Fahrzeugs wird das gewünschte Gesamtbremsmoment bestimmt und dann automatisch aus einem Bremsmoment der Brennkraftmaschine, einem Bremsmoment eines integrierten Starter-Generators und einem Bremsmoment der Betriebsbremse des Fahrzeugs zusammengesetzt.
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Aus Gründen der Energieeffizienz werden insbesondere Elektrofahrzeuge oder Hybridfahrzeuge möglichst häufig in der antriebslosen Betriebsart, d. h. der Segelbetriebsart, betrieben. Dies kann jedoch bei bestimmten Fahrsituationen dazu führen, dass der Fahrer die Bremse permanent betätigen muss, um das Fahrzeug zu verzögern, wenn das Schubmoment der elektrischen Antriebsmaschine des Elektrofahrzeugs oder Hybridfahrzeugs näherungsweise Null ist. Durch Betätigen des Bremspedals wird bei Elektrofahrzeugen oder Hybridfahrzeugen das Schubmoment oder Schleppmoment der elektrischen Maschine erhöht, um elektrische Energie durch Rekuperation zurückzugewinnen und gleichzeitig das Fahrzeug zu verzögern. Das permanente oder häufige Betätigen der Bremse kann Von dem Fahrer jedoch als lästig oder unerwünschtes Verhalten aufgefasst werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein verbessertes Betriebsverfahren für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine, beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder Hybridfahrzeug, bereitzustellen.
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Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Verfahren für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine nach Anspruch 1 und ein Fahrzeug nach Anspruch 5 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren für ein Fahrzeug mit einer elektrischen Maschine bereitgestellt. Die elektrische Maschine ist mit mindestens einem Rad des Fahrzeugs gekoppelt und derart ausgestaltet, dass sie ein vorgegebenes Drehmoment auf das mindestens eine Rad ausüben kann. Bei dem Verfahren wird ein erstes Schubmoment auf einen ersten Wert eingestellt, wenn eine Betätigung eines Fahrpedals des Fahrzeugs erfasst wird. Weiterhin wird das Schubmoment auf einen zweiten Wert eingestellt, wenn eine Betätigung eines Bremspedals des Fahrzeugs erfasst wird. Der zweite Wert ist größer als der erste Wert. Wenn weder das Bremspedal noch das Fahrpedal betätigt werden, wird die elektrische Maschine mit dem zuletzt eingestellten Schubmoment als das vorgegebene Drehmoment betrieben, wobei das Schubmoment einer Rollrichtung des mindestens einen Rads entgegenwirkt.
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Wird nach einer Beschleunigungsphase oder einer Fahrphase, bei welcher das Fahrpedal betätigt wurde, das Fahrpedal losgelassen, so wird das Fahrzeug mit einem Schubmoment mit dem ersten Wert betrieben, welcher sehr gering, beispielsweise nahezu Null, ist. Dadurch wird das Fahrzeug automatisch zunächst im energieeffizienten Segelbetrieb betrieben. Wenn eine Verzögerung des Fahrzeugs gewünscht wird, wird der Fahrer des Fahrzeugs das Bremspedal betätigen. Dadurch wird das Fahrzeug zunächst wie gewünscht verzögert. Lässt der Fahrer das Bremspedal los, so wird das Fahrzeug danach mit einem Schubmoment mit dem zweiten Wert betrieben, welcher größer als der erste Wert ist. Somit wird das Fahrzeug nach einem beispielsweise kurzen Betätigen der Bremse, einem so genannten Brems-Tip-In, automatisch mit einem höheren Schubmoment betrieben, so dass sich eine größere Verzögerung als im Segelbetrieb einstellt. Dadurch muss der Fahrer die Bremse nur kurz antippen, um dauerhaft eine größere Verzögerung zu erreichen, anstatt die Bremse permanent zu betätigen. Nach einer Betätigung des Fahrpedals wird das Schubmoment automatisch wieder auf den ersten Wert, also auf den Wert des Segelbetriebs, eingestellt, so dass nach einer Antriebsphase des Fahrzeugs wieder automatisch der energieeffiziente Segelbetrieb eingestellt wird.
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Gemäß einer Ausführungsform wird mittels der elektrischen Maschine elektrische Energie erzeugt, indem das auf das mindestens eine Rad ausgeübte Schubmoment zur Energieerzeugung verwendet wird. Dadurch kann insbesondere in der Zeit nach einem Brems-Tip-In das erhöhte Schubmoment dazu verwendet werden, elektrische Energie zurückzugewinnen, welche bei einem nachfolgenden Beschleunigungsvorgang wiederverwendet werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die elektrische Maschine mit einem Antriebsmoment als das vorgegebene Drehmoment in Abhängigkeit einer Betätigung des Fahrpedals betrieben. In diesem Fall arbeitet die elektrische Maschine als Antriebsmaschine des Fahrzeugs. Ebenso kann die elektrische Maschine mit einem Bremsmoment entgegen einer Rollrichtung des mindestens einen Rads als das vorgegebene Drehmoment in Abhängigkeit einer Betätigung des Bremspedals betrieben werden. Die elektrische Maschine arbeitet dann in Abhängigkeit von dem Bremspedal als elektrischer Generator, um einerseits elektrische Energie aus der Bewegungsverzögerung des Fahrzeugs zurückzugewinnen und andererseits die Bewegung des Fahrzeugs zu verzögern.
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Die Bezeichnung „das mindestens eine Rad” betrifft in der vorliegenden Erfindung ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs, welche durch eine oder mehrere elektrische Maschinen angetrieben werden. Beispielsweise kann das Fahrzeug eine elektrische Maschine umfassen, welche über ein entsprechendes Getriebe, beispielsweise ein Differentialgetriebe, zwei Räder einer Achse oder sogar alle vier Räder des Fahrzeugs antreibt. Weiterhin kann das Fahrzeug mehrere elektrische Maschinen umfassen, welche jeweils beispielsweise nur ein Rad antreiben. Die mehreren elektrischen Maschinen können jeweils gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren betrieben werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird weiterhin ein Fahrzeug bereitgestellt, welches ein Fahrpedal, ein Bremspedal, eine elektrische Maschine, eine Bremspedalbetätigungserfassungsvorrichtung, eine Fahrpedalbetätigungserfassungsvorrichtung und eine Verarbeitungseinheit umfasst. Die elektrische Maschine ist mit mindestens einem Rad des Fahrzeugs gekoppelt und ausgestaltet, ein vorgegebenes Drehmoment auf das mindestens eine Rad auszuüben. Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb umfassen. Das Fahrpedal entspricht einem Gaspedal eines herkömmlichen mit einem Verbrennungsmotor angetriebenen Fahrzeugs. Über das Fahrpedal kann ein Fahrer des Fahrzeugs beispielsweise eine Antriebskraft oder ein Antriebsmoment, welches auf ein oder. mehrere Antriebsräder des Fahrzeugs wirken soll, vorgeben. Über das Bremspedal kann der Fahrer des Fahrzeugs eine gewünschte Verzögerung des Fahrzeugs oder eine gewünschte Verzögerungskraft oder ein gewünschtes Verzögerungsdrehmoment vorgeben, welches einer Rollrichtung des Fahrzeugs entgegenwirkt. Das Fahrzeug kann in der Lage sein, bei einer Betätigung des Bremspedals das geforderte Verzögerungsmoment wahlweise mithilfe der elektrischen Maschine oder mittels einer Betriebsbremse des Fahrzeugs zu erzeugen. Bei einer Erzeugung des Bremsmoments mittels der elektrischen Maschine kann elektrische Energie mittels Rekuperation zurückgewonnen werden. Die elektrische Maschine kann somit ein vorgegebenes Drehmoment in sowohl einer Beschleunigungsrichtung als auch einer verzögernden Richtung auf das mindestens eine Rad ausüben. Die Bremspedalerfassungsvorrichtung dient zur Erfassung der Betätigung des Bremspedals und die Fahrpedalbetätigungserfassungsvorrichtung dient zur Erfassung der Betätigung des Fahrpedals. Die Verarbeitungseinheit ist mit der elektrischen Maschine, der Bremspedalbetätigungserfassungsvorrichtung und der Fahrpedalbetätigungserfassungsvorrichtung gekoppelt. Im Betrieb stellt die Verarbeitungseinheit ein Schubmoment auf einen ersten Wert ein, wenn eine Betätigung des Fahrpedals erfasst wird und stellt das Schubmoment auf einen zweiten Wert ein, wenn eine Betätigung des Bremspedals erfasst wird. Der Wert, auf den das Schubmoment eingestellt wird, kann beispielsweise in einem Speicher der Verarbeitungseinheit abgelegt werden. Der Betrag des zweiten Werts ist größer als der Betrag des ersten Werts. Der erste Wert kann näherungsweise Null betragen. Angewendet wird der für das Schubmoment eingetragene Wert, wenn weder das Bremspedal noch das Fahrpedal betätigt ist. Anders ausgedrückt betreibt die Verarbeitungseinheit die elektrische Maschine mit dem eingestellten Schubmoment als das vorgegebene Drehmoment, wenn weder das Bremspedal noch das Fahrpedal betätigt ist. Das Schubmoment wirkt einer Rollrichtung des mindestens einen Rads entgegen.
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Das Fahrzeug kann zur Durchführung des zuvor beschriebenen Verfahrens ausgeschaltet sein und umfasst daher auch die zuvor beschriebenen Vorteile.
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Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben werden.
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1 zeigt schematisch ein Fahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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2 zeigt einen Verlauf eines Schubmoments und eines Drehmoments in Abhängigkeit von einer Betätigung eines Bremspedals und eines Fahrpedals gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 zeigt schematisch eine Seitenansicht eines Fahrzeugs 10. Das Fahrzeug 10 ist beispielsweise ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug und umfasst eine elektrische Antriebsmaschine 11, welche über eine mechanische Kopplung 19, beispielsweise ein Getriebe und Antriebswellen, mit den Vorderrädern 18 gekoppelt ist. Zur Energieversorgung der elektrischen Maschine 11 umfasst das Fahrzeug 10 einen elektrischen Energiespeicher 12, welcher beispielsweise wiederaufladbare Batterien umfasst. Die elektrische Maschine 11 ist über eine Verarbeitungseinheit 13 mit dem elektrischen Energiespeicher 12 gekoppelt. In Abhängigkeit einer Ansteuerung der Verarbeitungseinheit 13 kann wahlweise Energie von dem elektrischen Energiespeicher 12 zu der elektrischen Maschine 11 geführt werden, um ein vorbestimmtes Antriebsmoment auf die Vorderräder 18 auszuüben. Umgekehrt kann die elektrische Maschine 11 in einem so genannten Schubbetrieb oder Schleppbetrieb von den Vorderrädern 18 angetrieben werden und elektrische Energie erzeugen, welche über die Verarbeitungseinheit 13 in den elektrischen Energiespeicher 12 geführt wird. Darüber hinaus kann die elektrische Maschine 11 von der Verarbeitungseinheit 13 derart angesteuert werden, dass die elektrische Maschine 11 kein oder nahezu kein Moment auf die Vorderräder 18 ausübt, so dass das Fahrzeug rollen kann.
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Der in 1 gezeigte Antrieb über die Vorderräder 18 ist nur exemplarisch und das Fahrzeug 10 könnte in einer anderen Ausführungsform auch über die Hinterräder oder über alle Räder angetrieben werden. Weiterhin kann das Fahrzeug 10 auch über mehrere elektrische Maschinen verfügen, welche beispielsweise jeweils eine Achse des Fahrzeugs antreiben oder welche beispielsweise jeweils nur ein Rad antreiben.
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Das Fahrzeug 10 umfasst zur Steuerung des Antriebs ein Bremspedal 15 und ein Fahrpedal 17. Diese Pedale können von einem Benutzer des Fahrzeugs betätigt werden, um das Fahrzeug wahlweise zu verzögern oder zu beschleunigen. Bei einer Betätigung des Fahrpedals 17 wird diese Betätigung über eine Fahrpedalbetätigungserfassungsvorrichtung 16 erfasst und an die Verarbeitungseinheit 13 weitergeleitet, welche daraufhin die elektrische Maschine 11 entsprechend zur Beschleunigung oder zum Antrieb des Fahrzeugs 10 ansteuert, Bei einer Betätigung des Bremspedals 15 wird diese Betätigung von einer Bremspedalbetätigungserfassungsvorrichtung 14 erfasst und ebenfalls an die Verarbeitungseinheit 13 übertragen. Aufgrund der Betätigung des Bremspedals 15 kann die Verarbeitungseinheit 13 die elektrische Maschine 11 beispielsweise derart ansteuern, dass die elektrische Maschine 11 ein Moment entgegen einer Rollrichtung des Rads 18 auf das Rad 18 ausübt, so dass das Fahrzeug verzögert wird. Dabei kann durch Rekuperation elektrische Energie erzeugt werden, welche in dem elektrischen Energiespeicher 12 gespeichert wird. Darüberhinaus kann das Bremspedal 15 mit einer Betriebsbremse des Fahrzeugs 10, welche in der 1 nicht gezeigt ist, gekoppelt sein, um eine Verzögerung aller Räder des Fahrzeugs zu bewirken. Das Fahrzeug 10 kann weitere Komponenten umfassen, welche jedoch der Übersichtlichkeit halber in der 1 nicht dargestellt sind.
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Der Betrieb des Fahrzeugs 10 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 2 im Detail erläutert werden. In 2 sind ein zeitlicher Verlauf eines Schubmoments 21, einer Bremspedalbetätigung 22, einer Fahrpedalbetätigung 23 und eines Drehmoments 24 über der Zeit dargestellt. Der Verlauf des Schubmoments 21 stellt beispielsweise einen Wert einer Variablen der Verarbeitungseinheit 13 dar. Der Bremspedalverlauf 22 zeigt an, ob das Bremspedal 15 getreten oder nicht getreten ist. Eine Intensität der Bremspedalbetätigung, d. h. beispielsweise eine Geschwindigkeit, mit welcher das Bremspedal betätigt wurde, oder eine Kraft, welche auf das Bremspedal ausgeübt wird, wird in 2 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt. Der Fahrpedalverlauf 23 gibt an, ob das Fahrpedal 17 getreten oder nicht getreten wird. Der Drehmomentverlauf 24 stellt einen Drehmomentverlauf der elektrischen Maschine 11 dar, welcher aufgrund einer Ansteuerung durch die Verarbeitungseinheit 13, wie nachfolgend beschrieben werden wird, bewirkt wird.
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in der Zeit von Null bis x0 wird weder das Bremspedal. noch das Fahrpedal getreten, d. h. beide Pedale werden nicht betätigt. Das Schubmoment hat zum Zeitpunkt Null den Wert A. Daher steuert die Verarbeitungseinheit 13 die elektrische Maschine 11 derart an, dass die elektrische Maschine 11 das Drehmoment A auf die Räder 18 ausübt, wie im Zeitbereich zwischen Null und x0 mit dem Drehmomentverlauf 24 angezeigt wird. Das Drehmoment A wirkt einer Rollrichtung der Räder 18 entgegen. Der Wert A ist verhältnismäßig gering, so dass sich das Fahrzeug 10 quasi in einer Segelbetriebsart befindet, bei welcher nahezu kein Moment auf die Vorderräder 18 von der elektrischen Maschine 11 ausgeübt wird.
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Zum Zeitpunkt x0 wird das Bremspedal betätigt, wie durch den Bremspedalverlauf 22 gezeigt wird. Daraufhin steuert die Verarbeitungseinheit 13 die elektrische Maschine 11 derart an, dass die elektrische Maschine 11 ein betragsmäßig großes Drehmoment entgegen der Rollrichtung der Räder 18 auf die Räder 18 ausübt. Das Antriebsmoment G hängt von der Betätigung des Fahrpedals 17 ab. Der Drehmomentverlauf 24 zeigt dies durch ein Drehmoment mit der Größe V. Gleichzeitig wird in der Verarbeitungseinheit 13 das Schubmoment auf den Wert B umgestellt. Der Wert B ist betragsmäßig größer als der Wert A.
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Zum Zeitpunkt x1 wird das Bremspedal 15 gelöst, d. h. es ist in der Zeit nach x1 nicht mehr getreten. Aufgrund des Lösens des Bremspedals 15 stellt die Verarbeitungseinheit 13 das nun aktuell gültige Schubmoment B als das Drehmoment für die elektrische Maschine 11 ein, wie im Drehmomentverlauf 24 gezeigt ist. Ab dem Zeitpunkt x1 wird die elektrische Maschine 11 somit mit dem erhöhten Schubmoment B betrieben, wodurch eine, erhöhte Verzögerung des Fahrzeugs 10 erreicht wird.
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Zum Zeitpunkt y0 wird das Fahrpedal betätigt, wie in dem Fahrpedalverlauf 23 gezeigt ist. Die Verarbeitungseinheit 13 betreibt daher ab dem Zeitpunkt y0 die elektrische Maschinell derart, dass diese ein Antriebsmoment G auf die Räder 18 ausübt. Das Antriebsmoment G hängt von der Betätigung des Fahrpedals 17 ab. Das Schubmoment wird wieder auf den Wert A, welcher kleiner als der Wert B ist und beispielsweise einen Wert von näherungsweise Null aufweisen kann, eingestellt.
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Zum Zeitpunkt y1 wird das Fahrpedal 17 losgelassen, d. h. es ist in der Zeit nach y1 nicht mehr getreten. Dementsprechend betreibt die Verarbeitungseinheit 13 die elektrische Maschine 11 derart, dass ab dem Zeitpunkt y1 das nun aktuell eingestellte Schubmoment A auf die Räder 28 entgegen der Rollrichtung der Räder 18 ausgeübt wird. Das Fahrzeug wird daher ab dem Zeitpunkt y1 wieder, wie zu Beginn ab dem Zeitpunkt Null, im so genannten Segelbetrieb betrieben.
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Das Schubmoment wird, wie zuvor beschrieben wurde, in Abhängigkeit der Betätigung des Bremspedals 15 bzw. des Fahrpedals 17 auf die Werte A oder B eingestellt. Die Werte A und B können beispielsweise fest vorgegebene Werte sein oder in Abhängigkeit einer aktuellen Fahrsituation automatisch angepasst werden, beispielsweise in Abhängigkeit einer Intensität der Betätigung des Bremspedals 15 oder einer Dauer der Betätigung des Bremspedals 15. Darüber hinaus können die Werte A und B beispielsweise durch einen Benutzer des Fahrzeugs vorgegeben werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102007035426 A1 [0002]
- EP 1301366 B1 [0003]