DE102011114481A1 - Method for controlling brake system of motor vehicle by wheel of vehicle, involves reducing recuperation moment during reduction phase in magnitude which is greater than the friction braking torque and/or the recuperation moment - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs, durch das zumindest ein Rad des Kraftfahrzeugs, das durch eine Schlupferkennungseinheit hinsichtlich des Auftretens eines Schlupfs überwacht wird, mittels einer Reibbremse und einer als Generator betreibbaren elektrischen Maschine bremsbar ist.The present invention relates to a method for controlling a brake system of a motor vehicle, by which at least one wheel of the motor vehicle, which is monitored by a slip detection unit with respect to the occurrence of a slip, can be braked by means of a friction brake and an electric machine which can be operated as a generator.
Bei modernen Kraftfahrzeugen findet eine kontinuierliche Schlupfkontrolle an den Rädern des Fahrzeugs statt, um die Stabilität des Fahrzeugs insbesondere auch während Bremsvorgängen gewährleisten zu können. Kommt es nämlich bei einem Bremsvorgang zum Blockieren eines oder mehrerer der Räder, kann es zu einem Kontrollverlust des Fahrzeugs kommen. Es wird daher versucht, den durch ein Abbremsen der Räder jeweils verursachten Radschlupf unterhalb eines kritischen Schlupfwerts zu halten. Bei konventionell angetriebenen Fahrzeugen wird eine derartige Begrenzung mittels eines ABS-Systems als unterlagerte Regelung eines ESP-Systems durchgeführt. Diese Systeme bedienen sich radindividueller Eingriffe in das Bremssystem, bei denen die Reibbremse des betroffenen Rads entsprechend angesteuert wird. Mit anderen Worten wird der von einem Fahrer des Fahrzeugs durch eine entsprechende Bremspedalbetätigung eigentlich angeforderte Bremsdruck zur Vermeidung von Radblockaden durch die Öffnung geeigneter Ventile verringert. Dabei werden verschiedene Bremsstrategien eingesetzt, die an die jeweils vorliegende Fahrsituation angepasst sind. Beispielsweise kann in bestimmten Situationen eine sanfte Bremsstrategie zu Einsatz gelangen, während in anderen Situationen eine aggressive Bremsstrategie angezeigt ist, um die Fahrzeuggeschwindigkeit schnell zu reduzieren.In modern motor vehicles, a continuous slip control on the wheels of the vehicle takes place in order to ensure the stability of the vehicle, especially during braking. If, in the case of a braking operation, one or more of the wheels become locked, the vehicle may lose control. It is therefore attempted to keep the wheel slip caused by a braking of the wheels below a critical slip value. In conventionally powered vehicles, such a limitation is performed by means of an ABS system as a subordinate control of an ESP system. These systems use wheel-specific interventions in the brake system, in which the friction brake of the affected wheel is controlled accordingly. In other words, the brake pressure actually requested by a driver of the vehicle by means of a corresponding brake pedal actuation is reduced by the opening of suitable valves in order to avoid wheel blockages. Various braking strategies are used, which are adapted to the current driving situation. For example, in some situations a smooth braking strategy may be used while in other situations an aggressive braking strategy is indicated to quickly reduce vehicle speed.
Bei Fahrzeugen mit zumindest teilweise elektrischem Antrieb kann die kinetische Energie des Fahrzeugs beim Bremsen zur Erzeugung elektrischer Energie und zum Laden eines Energiespeichers genutzt werden (sog. ”Rekuperation”). Beim Bremsen werden zunächst auf Basis eines gewünschten Gesamtbremsmoments ein durch eine elektrische Maschine aufzubringendes Bremsmoment (Rekuperationsmoment) und/oder ein durch die Reibbremse aufzubringendes Bremsmoment (Reibbremsmoment) bestimmt. Befindet sich das Fahrzeug bei dem Bremsvorgang beispielsweise auf einem rutschigen Untergrund (oft als ”μ-low Untergrund” bezeichnet), so kann das angeforderte Bremsmoment jedoch ein Überbremsen eines Rads oder mehrerer Räder bewirken. Ein kritischer Radschlupf wird dabei überschritten und das Rad oder die Räder können sogar blockieren. Bei herkömmlichen Systemen übernimmt das ESP-System die Radschlupfregelung, um durch Reduktion des Gesamtbremsmoments bzw. der entsprechenden radindividuellen Bremsmomente die genannte(n) Blockade(n) zu lösen bzw. schon im Vorfeld zu vermeiden. Das ESP-System stellt sicher, dass das durch die Reibbremse aufgebrachte Bremsmoment reduziert wird. Gleichzeitig wird die Rekuperation beendet oder ein reduziertes quasi-statisches SOLL-Rekuperationsmoment wird eingestellt.In vehicles with at least partially electric drive, the kinetic energy of the vehicle during braking can be used to generate electrical energy and to charge an energy store (so-called "recuperation"). During braking, first of all a braking torque (recuperation torque) to be applied by an electric machine and / or a braking torque (friction braking torque) to be applied by the friction brake are determined on the basis of a desired total braking torque. For example, if the vehicle is on a slippery surface during the braking process (often referred to as a "μ-low ground"), then the requested braking torque may cause overbraking of one or more wheels. A critical wheel slip is exceeded and the wheel or wheels can even block. In conventional systems, the ESP system takes over the wheel slip control in order to solve the mentioned blockade (s) by reducing the total braking torque or the corresponding wheel-specific braking torques or to avoid them in advance. The ESP system ensures that the braking torque applied by the friction brake is reduced. At the same time, the recuperation is ended or a reduced quasi-static REF recovery torque is set.
Die vorstehend beschriebene Funktionsweise führt dazu, dass die Energierückgewinnung während des Bremsvorgangs zumindest zeitweise ausgesetzt und/oder bis zur Beendigung der kritischen Fahrsituation dauerhaft gesenkt wird. Der ESP-Eingriff hat zudem negative Auswirkungen auf den Fahrkomfort während des Bremsvorgangs.The above-described mode of operation means that energy recovery during the braking process is at least temporarily suspended and / or permanently reduced until the critical driving situation ends. The ESP intervention also has a negative impact on ride comfort during braking.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, das insbesondere in der vorstehend beispielhaft beschriebenen Situation eine optimierte Energierückgewinnung bei gleichzeitiger Komforterhöhung ermöglicht. Auch Sicherheitsaspekten soll durch eine Erhöhung der Dynamik des Bremsvorgangs Rechnung getragen werden.It is therefore an object of the present invention to provide a method of the type mentioned, which allows in particular in the situation described above by way of example an optimized energy recovery with simultaneous comfort increase. Safety aspects should also be taken into account by increasing the dynamics of the braking process.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The solution of this object is achieved by a method having the features of
Erfindungsgemäß werden bei der Detektion eines unzulässig hohen Schlupfs eines Rades während des Bremsvorgangs ein durch die Reibbremse aufzubringendes Reibbremsmoment und ein durch die elektrische Maschine aufzubringendes Rekuperationsmoment während einer Bremsmomentreduktionsphase reduziert, bis ein durch die Reibbremse und die elektrische Maschine aufzubringendes korrigiertes Gesamtbremsmoment erreicht ist. Das Rekuperationsmoment wird während der Bremsmomentreduktionsphase betragsmäßig zeitweise stärker reduziert als das Reibbremsmoment, um ein unterschiedliches zeitliches Ansprechverhalten der Reibbremse und der elektrischen Maschine zu berücksichtigen. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass das Rekuperationsmoment während der Bremsmomentreduktionsphase betragsmäßig ein lokales Minimum durchläuft.According to the invention, a friction braking torque to be applied by the friction brake and a recuperation torque to be applied by the electric machine are reduced during a brake torque reduction phase during the detection of an inadmissibly high slip of a wheel until a corrected total braking torque to be applied by the friction brake and the electric machine is achieved. The Rekuperationsmoment is temporarily reduced during the braking torque reduction phase in amount more than the friction brake torque to account for a different temporal response of the friction brake and the electric machine. Alternatively or additionally, it is provided that the recuperation torque undergoes a local minimum during the brake torque reduction phase.
Das erfindungsgemäße Verfahren macht sich bei der Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe zunutze, dass die elektrische Maschine schneller auf Änderungen des von ihr zu erbringenden Bremsmoments reagieren kann als die Reibbremse. Das Rekuperationsmoment wird daher zunächst – absolut oder relativ gesehen – stärker reduziert als das Reibbremsmoment, um möglichst schnell die veränderte Vorgabe für das aufzubringende Gesamtbremsmoment umzusetzen. Die Dynamik des Bremssystems wird daher verbessert und wird nicht mehr durch die Bremsmomentreduktionscharakteristik – d. h. das Ansprechverhalten auf eine Bremsmomentreduktionsanforderung – der Reibbremse limitiert.The method according to the invention makes use of the problem underlying the invention that the electric machine can respond faster to changes in it Braking torque can react as the friction brake. The recuperation torque is therefore initially - absolute or relative - reduced more than the friction brake torque to implement as quickly as possible the changed specification for the applied total braking torque. The dynamics of the brake system is therefore improved and is no longer limited by the brake torque reduction characteristic - ie the response to a brake torque reduction request - the friction brake.
Grundsätzlich unabhängig von oder ergänzend zu der vorstehend beschriebenen Maßnahme kann das Rekuperationsmoment während der Bremsmomentreduktionsphase lediglich temporär abgesenkt werden. Diese Absenkung führt dazu, dass die Reduktion des Gesamtbremsmoments schneller umgesetzt werden kann als durch die Reibbremse alleine. Nach Erreichen eines betragsmäßigen Minimalwerts des Rekuperationsmoments wird dieses noch während der Bremsmomentreduktionsphase wieder angehoben, um möglichst viel der bei dem Bremsvorgang abgebauten kinetischen Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln. D. h. wenn es die Bremsmomentreduktionscharakteristik der Reibbremse zulässt – also wenn beispielsweise die durch die Reibbremse erzeugte Bremskraft hinreichend stark abgebaut wurde –, kann das Rekuperationsmoment wieder erhöht werden, um wieder möglichst viel der Bremsenergie zurückzugewinnen.Basically, regardless of or in addition to the above-described measure, the recuperation torque can only be lowered temporarily during the brake torque reduction phase. This reduction means that the reduction of the total braking torque can be implemented faster than by the friction brake alone. After reaching a magnitude minimum value of the Rekuperationsmoments this is raised again during the brake torque reduction phase to convert as much of the degraded during the braking process kinetic energy of the vehicle into electrical energy. Ie. if it allows the brake torque reduction characteristic of the friction brake - so if, for example, the braking force generated by the friction brake has been degraded sufficiently strong - the Rekuperationsmoment can be increased again to recover as much as possible of the braking energy.
Erfindungsgemäß werden somit bei der Optimierung des zeitlichen Verlaufs des Rekuperationsmoments und des Reibbremsmoments während der Bremskraftreduktionsphase die konstruktiv bedingten, unterschiedlichen zeitlichen Ansprechcharakteristika der elektrischen Maschine und der Reibbremse berücksichtigt. In der Regel soll durch die Optimierung erreicht werden, dass die Summe der beiden Bremsmomente möglichst gut einer SOLL-Vorgabe des Gesamtbremsmoments entspricht. Aber auch die in der spezifischen Fahrsituation gewählte Bremsstrategie kann bei der Optimierung berücksichtigt werden.According to the invention, the design-related, different temporal response characteristics of the electric machine and the friction brake are thus taken into account in optimizing the time course of the recuperation torque and the friction braking torque during the braking force reduction phase. As a rule, it should be achieved by the optimization that the sum of the two braking torques corresponds as well as possible to a target specification of the total braking torque. But the braking strategy selected in the specific driving situation can also be taken into account in the optimization.
Unter einem unzulässig hohen Schlupf ist ein Schlupf zu verstehen, der sich nachteilig auf die Fahrdynamik des Fahrzeugs auswirkt und daher unerwünscht ist. Er kann durch einen Schwellenwert definiert werden. Überschreitet ein aktuell bestimmter Schlupf diesen Schwellenwert, so wird ein unzulässiger Zustand erkannt, der die vorstehend beschriebenen Maßnahmen auslöst. Insbesondere wird der Schwellenwert so gewählt, dass der Verlust über die Kontrolle über das Fahrzeug zuverlässig vermieden wird.Under an impermissibly high slip is to be understood as a slip, which adversely affects the driving dynamics of the vehicle and is therefore undesirable. It can be defined by a threshold. If a currently determined slip exceeds this threshold, then an impermissible state is detected, which triggers the measures described above. In particular, the threshold is chosen so that the loss of control over the vehicle is reliably avoided.
Beiden vorstehend beschriebenen Maßnahmen ist gemeinsam, dass das Blockieren des Rads durch das koordinierte Zusammenwirken der elektrischen Maschine und der Reibbremse zuverlässig vermieden wird. Durch die Nutzung des schnellen Ansprechverhaltens der elektrischen Maschine kann die Dynamik des Bremsvorgangs – verglichen mit herkömmlichen Bremssystemen – verbessert werden. Ein erfindungsgemäß gesteuertes Bremssystem sorgt somit nicht nur für eine optimierte Energierückgewinnung, sondern auch die Dynamik des Bremsvorgangs und der damit einhergehende Fahrkomfort werden verbessert. Außerdem ermöglicht eine situativ angepasste Reduktion des Rekuperationsmoments eine einfache Realisierung unterschiedlichster Bremsstrategien.Both measures described above have in common that the blocking of the wheel is reliably prevented by the coordinated interaction of the electric machine and the friction brake. By utilizing the rapid response of the electric machine, the dynamics of the braking process can be improved compared to conventional braking systems. An inventively controlled braking system thus not only ensures optimized energy recovery, but also the dynamics of the braking process and the associated ride comfort are improved. In addition, a situationally adapted reduction of the recuperation torque enables a simple realization of different braking strategies.
Im Rahmen der vorliegenden Offenbarung sind Angaben zu einer Verringerung oder Vergrößerung eines Bremsmoments oder zu Vergleichen verschiedener Bremsmomente immer betragsmäßig zu verstehen. Dies gilt analog für die verwendeten Schlupf-Werte bzw. Schlupf-Parameter.In the context of the present disclosure, information on a reduction or increase in a braking torque or on comparisons of different braking torques is always to be understood as an amount. This applies analogously to the slip values or slip parameters used.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist das korrigierte Gesamtmoment nach der Bremsmomentreduktionsphase betragsmäßig um ein Korrekturbremsmoment kleiner als ein Gesamtbremsmoment vor der Detektion eines unzulässig hohen Radschlupfs.According to one embodiment of the method, the corrected total torque after the brake torque reduction phase in terms of amount by a correction braking torque is less than a total braking torque before the detection of an impermissibly high wheel slip.
Es ist auch möglich, dass das Korrekturbremsmoment zeitlich variabel ist und insbesondere während der Bremsmomentreduktionsphase zeitweise Werte annimmt, die zu einer Erhöhung des Gesamtbremsmoments führen. Es ist nämlich erkannt worden, dass eine kurzzeitige Erhöhung des Gesamtbremsmoments in bestimmten Fällen unterstützend wirken kann, um eine instabile Schlupfsituation in eine stabile Schlupfsituation zu überführen. Mit anderen Worten wirkt dieses zunächst kontraintuitiv wirkende Vorgehen stabilisierend und beschleunigt letztlich die Unterdrückung des unzulässig hohen Schlupfs.It is also possible that the correction braking torque is variable in time and, in particular during the braking torque reduction phase, temporarily assumes values which lead to an increase in the total braking torque. In fact, it has been recognized that a brief increase in the total braking torque can, in certain cases, have a supporting effect in order to convert an unstable slip situation into a stable slip situation. In other words, this initially counterintuitive approach stabilizes and ultimately accelerates the suppression of inadmissibly high levels of slippage.
Das Korrekturbremsmoment wird insbesondere so gewählt, dass der detektierte Radschlupf unter einen Schwellenwert – z. B. einen Referenzradschlupf – gesenkt wird. D. h. es soll sichergestellt werden, dass der Schlupf des überwachten Rads – in der Regel werden alle Räder des Fahrzeugs überwacht – unterhalb eines kritischen Schwellenwerts bleibt, so dass einerseits die bereitgestellte Bremswirkung maximal ist und andererseits ein Kontrollverlust des Fahrzeugs vermieden wird. Es kann vorgesehen sein, dass das Korrekturbremsmoment durch die Schlupferkennungseinheit bestimmt wird.The correction braking torque is chosen in particular such that the detected wheel slip below a threshold -. B. a Referenzradschlupf - is lowered. Ie. It should be ensured that the slippage of the monitored wheel - usually all wheels of the vehicle monitored - remains below a critical threshold, so that on the one hand, the braking effect provided is maximum and on the other hand, a loss of control of the vehicle is avoided. It can be provided that the correction braking torque is determined by the slip detection unit.
Das Rekuperationsmoment kann wieder erhöht werden, sobald das Reibbremsmoment einen um einen Schwellenwert reduzierten Wert erreicht hat. Beispielsweise kann der Schwellenwert das Korrekturbremsmoment selbst sein. The recuperation torque can be increased again as soon as the friction brake torque has reached a value reduced by a threshold value. For example, the threshold may be the correction braking torque itself.
Es kann vorgesehen sein, dass das Rekuperationsmoment nach der Bremsmomentreduktionsphase einen Betrag aufweist, der im Vergleich zu der Situation vor der Bremsmomentreduktionsphase weniger stark reduziert ist als der des Reibbremsmoments, um eine möglichst effiziente Energierückgewinnung zu gewährleisten. Insbesondere entspricht das Rekuperationsmoment nach der Bremsmomentreduktionsphase im Wesentlichen dem Niveau vor der genannten Phase. Mit anderen Worten wird das Rekuperationsmoment bei dieser Ausgestaltung des Verfahrens lediglich zeitweise abgesenkt, um möglichst schnell eine Verringerung des Gesamtbremsmoments zu erreichen. Die eigentliche Reduktion des Gesamtbremsmoments wird nach Abschluss der Bremsmomentreduktionsphase dahingegen von der Reibbremse erbracht.It may be provided that the recuperation torque after the brake-torque reduction phase has an amount which is less reduced than that of the friction-braking torque in comparison to the situation before the brake-torque reduction phase in order to ensure the most efficient energy recovery possible. In particular, the recuperation torque after the brake torque reduction phase essentially corresponds to the level before said phase. In other words, the Rekuperationsmoment is only temporarily lowered in this embodiment of the method in order to achieve a reduction of the total braking torque as quickly as possible. The actual reduction of the total braking torque is provided by the friction brake after completion of the brake torque reduction phase.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst das Verfahren die folgenden Schritte:
- – Bestimmung eines durch die Reibbremse aufzubringenden Reibbremsmoments und eines durch die elektrische Maschine aufzubringenden Rekuperationsmoments auf Basis eines angeforderten Bremsmoments;
- – Bestimmung eines Korrekturbremsmoments, wenn durch die Schlupferkennungseinheit ein Schlupf des Rads detektiert wird;
- – Bestimmung eines Reibbremsreferenzmoments auf Basis des Korrekturbremsmoments und des Reibbremsmoments;
- – Bestimmung eines Rekuperationsreferenzmoments auf Basis des Korrekturbremsmoments, des Rekuperationsmoments und eines das unterschiedliche zeitliche Ansprechverhalten der Reibbremse und der elektrischen Maschine berücksichtigenden Modifikationsterms.
- Determining a friction braking torque to be applied by the friction brake and a recuperation torque to be applied by the electric machine on the basis of a requested braking torque;
- - Determining a correction braking torque when a slip of the wheel is detected by the slip detection unit;
- Determining a friction brake reference torque based on the correction brake torque and the friction brake torque;
- - Determining a Rekuperationsreferenzmoments based on the correction braking torque, the Rekuperationsmoments and the different temporal response of the friction brake and the electric machine into account modifying term.
Der Modifikationsterm kann zeitlich variabel sein. Er kann sogar in bestimmten Fällen während der Bremsmomentreduktionsphase zumindest zeitweise einen Wert annimmt, durch den sich ein korrigiertes Rekuperationsmoment ergibt, das zu einer Beschleunigung des Rads führt. Diese Vorgehensweise trägt zu einer rascheren Stabilisierung des Schlupfzustands des Rad bei, wodurch die Schlupfunterdrückung im Ergebnis kontrollierter und oftmals sogar schneller erfolgt.The modification term can be variable in time. It may even in certain cases during the braking torque reduction phase at least temporarily adopt a value which results in a corrected recuperation torque resulting in an acceleration of the wheel. This approach contributes to a more rapid stabilization of the slip state of the wheel, as a result of which the slip suppression is more controlled and often even faster.
Der Modifikationsterm hängt insbesondere von einer zeitlichen Charakteristik einer Reibbremsmomentänderung – also von dem Ansprechverhalten der Reibbremse bezüglich einer Bremsmomentreduktion – ab. Zur Optimierung der Energierückgewinnung bei gleichzeitig hoher Steuerdynamik kann der Modifikationsterm komplementär zu der Charakteristik der Reibbremsmomentänderung der Reibbremse gewählt werden, sodass der Modifikationsterm eine Differenz zwischen einer Gesamtbremsmomentvorgabe und einem tatsächlich durch eine Verringerung des Reibbremsmoments erzeugten IST-Zustand minimiert.The modification term depends, in particular, on a time characteristic of a friction-braking torque change-that is, the response of the friction brake with respect to a reduction of the brake-torque. In order to optimize the energy recovery while maintaining high control dynamics, the modification term can be selected to be complementary to the characteristic of the friction brake torque change of the friction brake, so that the modification term minimizes a difference between a total braking torque specification and an ACTUAL state actually produced by a reduction of the friction braking torque.
Es kann vorgesehen sein, dass das Rekuperationsmoment basierend auf dem Modifikationsterm so lange modifiziert wird, bis das korrigierte Reibbremsmoment einen gewünschten Wert erreicht hat, insbesondere bis sich das korrigierte Reibbremsmoment im Wesentlichen um den Betrag des Korrekturbremsmoments geändert hat. Der Modifikationsterm kann von dem korrigierten Reibbremsmoment abhängen. Insbesondere geht in den Modifikationsterm auch die jeweils gewählte Bremsstrategie ein.It can be provided that the recuperation torque is modified based on the modification term until the corrected friction braking torque has reached a desired value, in particular until the corrected friction braking torque has changed substantially by the amount of the correction braking torque. The modification term may depend on the corrected friction braking torque. In particular, the modification term also includes the respectively selected braking strategy.
Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Steuereinrichtung zu schaffen, mit der ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems der eingangs genannten Art, insbesondere ein Verfahren gemäß zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen, durchführbar ist.The invention is further based on the object to provide a suitable control device with which a method for controlling a brake system of the type mentioned, in particular a method according to at least one of the embodiments described above, is feasible.
Eine diese Aufgabe lösende Steuereinrichtung zur Steuerung eines Bremssystems, durch das zumindest ein schlupfüberwachtes Rad des Fahrzeugs mittels einer Reibbremse und einer als Generator betreibbaren elektrischen Bremse bremsbar ist, umfasst:
- – eine Energiesteuereinheit zur Bestimmung eines durch die Reibbremse aufzubringenden Reibbremsmoments und eines durch die elektrische Maschine aufzubringenden Rekuperationsmoments auf Basis eines angeforderten Bremsmoments;
- – eine Schlupferkennungseinheit zur Bestimmung eines Korrekturbremsmoments, wenn ein unzulässig hoher Schlupf des Rads detektiert wird;
- – eine Reibbremssteuereinheit zur Bestimmung eines Reibbremsreferenzmoments auf Basis des Korrekturbremsmoments und des Reibbremsmoments und
- – eine Maschinensteuereinheit zur Bestimmung eines Rekuperationsreferenzmoments auf Basis des Korrekturbremsmoments, des Rekuperationsmoments und eines Modifikationsterms, durch den das unterschiedliche zeitliche Ansprechverhalten der Reibbremse und der elektrischen Maschine berücksichtigbar ist.
- A power control unit for determining a friction braking torque to be applied by the friction brake and a recuperation torque to be applied by the electric machine based on a requested braking torque;
- A slip detection unit for determining a correction braking torque when an excessively high slip of the wheel is detected;
- A friction brake control unit for determining a friction brake reference torque on the basis of the correction brake torque and the friction brake torque and
- - An engine control unit for determining a Rekuperationsreferenzmoments based on the correction braking torque, the Rekuperationsmoments and a modification term, by which the different temporal response of the friction brake and the electric machine is taken into account.
Ein Eingang der Reibbremssteuereinheit kann über ein Summationsglied mit einem Ausgang der Energiesteuereinheit und mit einem Ausgang der Schlupferkennungseinheit in Verbindung stehen. Alternativ oder zusätzlich kann ein Eingang der Maschinensteuereinheit über ein Summationsglied mit einem Ausgang der Energiesteuereinheit, mit einem Ausgang der Schlupferkennungseinheit und mit einem Ausgang der Reibbremssteuereinheit in Verbindung stehen. Die vorstehend genannten Eingänge bzw. Ausgänge sind nicht ausschließlich als analoge Eingänge bzw. Ausgänge zu verstehen. Es kann auch vorgesehen sein, dass die genannten Einheiten durch geeignete digitale Komponenten bereitgestellt werden, die auf elektronischem Wege miteinander in Kontakt stehen.An input of the friction brake control unit can be connected via a summation element to an output of the energy control unit and to an output of the slip detection unit. Alternatively or additionally, an input of the engine control unit via a summation with an output of the power control unit, with an output of the slip detection unit and with an output of the friction brake control unit in connection. The above-mentioned inputs or outputs are not to be understood exclusively as analog inputs or outputs. It may also be provided that said units are provided by suitable digital components that are in electronic contact with each other.
Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens spielen die gewählten Steuerparameter eine entscheidende Rolle. Mit ihnen lassen sich auch die in der jeweiligen Bremssituation jeweils geeigneten Bremsstrategien realisieren. Mit anderen Worten finden die unterschiedlichen Betriebsstrategien in diesen Parameter ihren Niederschlag. Es können beispielsweise mehrere Parametersätze vorgesehen sein, die etwa ein komfortorientiertes Bremsen oder ein möglichst dynamisches Bremsen ermöglichen.When carrying out the method according to the invention, the selected control parameters play a decisive role. They can also be used to implement the braking strategies that are suitable for the respective braking situation. In other words, the different operating strategies are reflected in these parameters. For example, it is possible to provide a plurality of parameter sets which enable, for example, comfort-oriented braking or as dynamic a braking as possible.
Die Bestimmung der Steuerparameter ist mit herkömmlichen Verfahren vergleichsweise aufwändig. Es ist daher eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zur Bestimmung von Steuerparametern einer Reibbremssteuereinheit einer Reibbremse und einer Maschinensteuereinheit einer als Generator betreibbaren elektrischen Maschine zu schaffen, wobei die Reibbremse und die elektrische Maschine ein Bremssystem bilden. Das Bremssystem ermöglicht die Bremsung zumindest eines Rads eines Kraftfahrzeugs. Es ist insbesondere nach einem Verfahren gemäß zumindest einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen steuerbar.The determination of the control parameters is comparatively complicated with conventional methods. It is therefore a further object of the present invention to provide a simplified method for determining control parameters of a friction brake control unit of a friction brake and an engine control unit of a generator-operated electric machine, wherein the friction brake and the electric machine form a brake system. The brake system allows the braking of at least one wheel of a motor vehicle. It can be controlled in particular by a method according to at least one of the embodiments described above.
Erfindungsgemäß werden die Steuerparameter der Reibbremssteuereinheit und die Steuerparameter der Maschinensteuereinheit jeweils durch einen auf einem Linear-Quadratic-Regulator (LQR) basierenden Ansatz bestimmt, der die Minimierung eines von Zustandsgrößen des Bremssystems und von Stellgrößen der jeweiligen Steuereinheit abhängigen Gütefunktionals umfasst. Die Zustandsgrößen und/oder die Stellgrößen werden bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Definition verschiedener Bremscharakteristika oder Bremsstrategien des Bremssystems unterschiedlich gewichtet.According to the invention, the control parameters of the friction brake control unit and the control parameters of the engine control unit are each determined by a Linear Quadratic Regulator (LQR) based approach, which involves minimizing a quality function dependent on state variables of the brake system and control variables of the respective control unit. The state variables and / or the manipulated variables are weighted differently in the method according to the invention for the definition of different brake characteristics or braking strategies of the brake system.
Durch die Variation der Gewichtung bestimmter Zustandsgrößen und/oder Stellgrößen kann bereits eine vergleichsweise einfache Berechnung der Steuerparameter vorgenommen werden. Die Anzahl der im Zuge der Minimierung zu variierenden Parameter ist durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Vergleich zu herkömmlichen Verfahren zur Bestimmung entsprechender Steuerparameter gering.By varying the weighting of certain state variables and / or manipulated variables, a comparatively simple calculation of the control parameters can already be undertaken. The number of parameters to be varied in the course of minimization is low by using the method according to the invention in comparison to conventional methods for determining corresponding control parameters.
Als besonders effizient hat es sich erwiesen, zur Bestimmung der Steuerparameter der Reibbremssteuereinheit der Reibbremse eine Gewichtung einer charakteristischen Zustandsgröße der Reibbremse, z. B. eines Hydraulikbremsdrucks einer hydraulisch aktuierbaren Reibbremse – analoges gilt für pneumatisch oder elektromechanisch aktuierbare Reibbremsen –, und einer Stellgröße der Reibbremssteuereinheit zu variieren. Zur Bestimmung der Steuerparameter der Maschinensteuereinheit kann eine Gewichtung eines Regelfehlers, einer Zustandsgröße, die proportional zu einem durch die elektrische Maschine erzeugten Rekuperationsmoment ist, und einer Stellgröße der Maschinensteuereinheit variiert werden. Der Regelfehler ist insbesondere eine Differenz zwischen dem tatsächlich aufgebrachten Rekuperationsmoment und einem Rekuperationsreferenzmoment (SOLL-Rekuperationsmoment).To be particularly efficient, it has proven to determine the control parameters of the friction brake control unit of the friction brake weighting of a characteristic state variable of the friction brake, z. B. a hydraulic brake pressure of a hydraulically actuated friction brake - analogous applies to pneumatically or electromechanically actuated friction brakes -, and to vary a manipulated variable of the friction brake control unit. To determine the control parameters of the machine control unit, a weighting of a control error, a state variable which is proportional to a recuperation torque generated by the electric machine, and a manipulated variable of the machine control unit can be varied. The control error is in particular a difference between the actually applied recuperation torque and a recuperation reference torque (desired recuperation torque).
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in der Beschreibung, den Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen angegeben.Further embodiments of the invention are indicated in the description, the claims and the attached drawings.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung rein beispielhaft anhand vorteilhafter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen erläutert. Es zeigen:Hereinafter, the present invention will be explained purely by way of example with reference to advantageous embodiments with reference to the accompanying drawings. Show it:
Die Reibbremse
Die Eingaben
Die Regelung
Die bestimmten Bremsmomente TB, TE werden über Summationsglieder
Die Steuereinheiten
Die Steuereinrichtung
Es wird somit die größere Ansprechdynamik der elektrischen Maschine
In diesem Zusammenhang wird darauf hingewiesen, dass die Summationsglieder
Durch die Berücksichtigung des korrigierten Reibbremsmoments TBRK, das aufgrund des im Vergleich zur elektrischen Maschine
Mit anderen Worten wird das von der elektrischen Maschine
Zum Zeitpunkt t = 0,3 s wird erkannt, dass das überwachte Rad
Die Schlupferkennungseinheit
In Folge der Anweisungen der Schlupferkennungseinheit
Daher wird die elektrische Maschine
Im Gegensatz zu der Vorgehensweise gemäß
Summiert man zu jedem Zeitpunkt das korrigierte Rekuperationsmoment TEM und das korrigierte Reibbremsmoment TBRK, so erhält man einen Verlauf des Gesamtbremsmoments Twhl, der der Rechteckfunktion des SOLL-Gesamtbremsmoments (TB + Tref + TE) vergleichsweise nahe kommt. Dies wird durch die geeignete Korrektur des Rekuperationsmoment TEM erreicht, in die die zeitliche Charakteristik des korrigierten Reibbremsmoments TBRK einfließt. Mit anderen Worten ist der Verlauf von TEM mit Beginn der Phase B zum einen von der Charakteristik von TBRK abhängig, zum anderen geht auch die Größe des Korrekturbremsmoments Tref ein, das wiederum unter anderem von der jeweils vorliegenden Fahrsituation abhängt.If the corrected recuperation torque T EM and the corrected friction braking torque T BRK are summed at each time point, a curve of the total braking torque T whl is obtained , which comparatively approximates the rectangular function of the total target braking torque (T B + T ref + T E ). This is achieved by the appropriate correction of the recuperation torque T EM , into which the temporal characteristic of the corrected friction braking torque T BRK flows. In other words, the course of T EM at the beginning of phase B depends on the one hand on the characteristic of T BRK, on the other hand, the magnitude of the correction braking torque T ref is also included, which in turn depends inter alia on the current driving situation.
Abweichend von der dargestellten Situation können TE und TB vor Beginn der Bremsmomentreduktionsphase B auch unterschiedlich groß sein. Je nach den vorliegenden Bedingungen und dem spezifischen Anforderungsprofil kann auch vorgesehen sein, dass TEM nach Abschluss der Bremsmomentreduktionsphase B kleiner oder sogar größer als TE vor Beginn der Bremsmomentreduktionsphase B ist. Dies gilt im Übrigen auch für die anhand der
Mit anderen Worten wird das Rekuperationsmoment TEM zunächst überproportional stark gesenkt und im weiteren Verlauf der Phase B wieder angehoben, sobald das Reibbremsmoment TBRK in ausreichendem Maße gesenkt wurde. Die schnellere Reaktionsfähigkeit der elektrischen Maschine
Die vorstehend beispielhaft beschriebenen Szenarien können vorab festgelegt und in geeigneter Weise in der Steuereinrichtung
Zur Bestimmung geeigneter Steuerparameter zur Steuerung der Reibbremssteuereinheit
Q ist vorzugsweise eine Diagonalmatrix der FormQ is preferably a diagonal matrix of the shape
Grundsätzlich – wenn auch nicht in Zusammenhang mit einem Bremssystem und insbesondere mit einem Bremssystem umfassend eine Reibbremse und eine elektrische Maschine – ist ein Optimierungsansatz basierend auf einem ”Linear-Quadratic-Regulator” bekannt, so dass sich hierzu nähere Erläuterungen erübrigen. Wesentlich ist allerdings, wie die nicht-negativen Gewichtungsfaktoren q1, ..., qn der positiv semidefiniten Matrix Q und r gewählt werden. r sollte so gewählt werden, dass x → 0 schnell geschieht, wobei ein Oszillieren des Systems verhindert werden soll. Außerdem sollte die Stellgröße u minimal sein.In principle - although not in connection with a brake system and in particular with a brake system comprising a friction brake and an electric machine - an optimization approach based on a "linear quadratic regulator" is known, so that no further explanation is needed. However, it is essential how the non-negative weighting factors q 1 ,..., Q n of the positive semidefinite matrix Q and r are chosen. r should be chosen so that x → 0 happens quickly, avoiding oscillating the system. In addition, the manipulated variable u should be minimal.
Das vorliegende Bremssystem wird durch ein System erster Ordnung (Reibbremse
In analoger Weise wird in Zusammenhang mit der elektrischen Maschine
Mit anderen Worten wird für die Reibbremse
Zur Bestimmung der Steuerparameter der Steuereinheiten
Da die Beschreibung des Bremssystems und der auf die Räder
In Vorfeld der Steuerparameterbestimmung werden somit die Charakteristika einer bestimmten Bremsstrategie festgelegt und die vorstehend beschriebenen Gewichtungsfaktoren q1–qn, r1–rm entsprechend gewählt. Die Gewichtungsfaktoren q1–qn, r1–rm bilden wiederum die Basis für eine Berechnung der Parameter k1–k4. Für jede Bremsstrategie bzw. jedes Bremsszenario werden eigene Parameter k1–k4 bestimmt. Es versteht sich, dass die Szenarien der
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1010
- Steuereinrichtungcontrol device
- 1212
- Eingangseinheitinput unit
- 1414
- Fahrereingabedriver input
- 1616
- EnergiesteuereinheitPower control unit
- 18, 18'18, 18 '
- SummationsgliedSummation member
- 2020
- ReibbremssteuereinheitReibbremssteuereinheit
- 2222
- MaschinensteuereinheitEngine control unit
- 2424
- SchlupferkennungseinheitSlip detection unit
- 4040
- Radwheel
- 4242
- Reibbremsefriction brake
- 4444
- elektrische Maschineelectric machine
- 4646
- Fahrdynamikregelungelectronic stability program
- 4848
- FahrzeugsteuerungseinheitVehicle control unit
- 5050
- Batteriebattery
- λref λ ref
- ReferenzradschlupfReferenzradschlupf
- λλ
- Radschlupfwheel slip
- GA G A
- Aktuatorsystemactuator system
- GG
- Radsystemwheel system
- BB
- BremsmomentreduktionsphaseBraking torque reduction phase
- TB T B
- ReibbremsmomentReibbremsmoment
- TE T E
- Rekuperationsmomentrecuperation
- TBRK,ref T BRK, ref
- ReibbremsreferenzmomentReibbremsreferenzmoment
- TEM,ref T EM, ref
- RekuperationsreferenzmomentRekuperationsreferenzmoment
- TBRK T BRK
- korrigiertes Reibbremsmomentcorrected friction braking torque
- TEM T EM
- korrigiertes Rekuperationsmomentcorrected recuperation torque
- TEM,min TEM , min
- minimales Rekuperationsmomentminimal recuperation moment
- Treq T req
- angefordertes Bremsmomentrequested braking torque
- Twhl T whl
- GesamtbremsmomentTotal braking torque
- Tref T ref
- KorrekturbremsmomentCorrection braking torque
- tt
- Zeitpunkttime
- xx
- Zustandsgrößestate variable
- u, uBRK, uEM u, u BRK , u EM
- Stellgrößemanipulated variable
- k1, k2, ...k 1 , k 2 , ...
- Verhältnisparameterratio parameter
- JJ
- Gütefunktionalquality function
- Gewichtungsmatrixweighting matrix
- q1, q2, ... r1, r2, ...q 1 , q 2 , ... r 1 , r 2 , ...
- Gewichtungsfaktorweighting factor
- pp
- Hydraulikdruckhydraulic pressure
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