DE102011117250B4 - Steuerung von kombiniertem bremsen in antriebsstrangsystemen - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems, das eine Drehmomentmaschine (30) umfasst, die mit einem Antriebsrad (40) eines Fahrzeugs (100) gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst:Ermitteln einer regenerativen Bremskapazität des Antriebsstrangsystems; undals Reaktion auf eine Nettodrehmomentforderung des Fahrers, die eine Bremsmomentforderung umfasst:Erzeugen eines Reibungsbremsmomentbefehls, um ein Reibungsbremssystem (42) zu betreiben, und gleichzeitiges Erzeugen einer Forderung nach regenerativem Bremsmoment für die Drehmomentmaschine (30);Erzeugen eines Drehmomentbefehls zum Steuern des Betriebs der Drehmomentmaschine (30) als Reaktion auf die Forderung nach regenerativem Bremsmoment; undAnpassen des Reibungsbremsmomentbefehl um einen Betrag, der einer Differenz zwischen der Bremsmomentforderung und der Forderung nach regenerativem Bremsmoment entspricht;dadurch gekennzeichnet, dassdas Verfahren weiterhin das Prüfen umfasst, ob die Kombination der Drehmomentbefehle, die den Reibungsbremsmomentbefehl und den Drehmomentbefehl zum Steuern des Betriebs der Drehmomentmaschine (30) umfassen, innerhalb eines zulässigen Drehmomentfensters liegt, das bezüglich der Nettodrehmomentforderung des Fahrers festgelegt ist.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Diese Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie es beispielsweise aus der DE 11 2008 000 673 T5 bekannt geworden ist. Ein bis auf den Schritt des Ermittelns einer regenerativen Bremskapazität gattungsgemäßes Verfahren geht außerdem aus der DE 10 2006 055 799 A1 hervor.
  • HINTERGRUND
  • Bekannte Antriebsstrangarchitekturen nutzen einen oder mehrere Drehmomentgenerator(en), um Drehmoment zu erzeugen und zu einem Antriebssystem zu übertragen, das ein oder mehrere Antriebsräder für Zugkraft zum Antreiben eines Fahrzeugs umfasst. Ein Drehmomentgenerator/Drehmomentgeneratoren können z.B. einen Verbrennungsmotor und/oder eine Drehmomentmaschine/Drehmomentmaschinen umfassen, die durch nicht fossilen Brennstoff angetrieben werden. Drehmomentmaschinen, die nicht fossile Brennstoffe verwenden, umfassen z.B. gespeicherte elektrische Energie, gespeicherte hydraulische Energie und gespeicherte pneumatische Energie, um Vortriebsmoment zu erzeugen. Die Drehmomentmaschine kann eine kinetische Energie des Fahrzeugs, die durch die Antriebsräder übertragen wird, in Energie umwandeln, die in einer Energiespeichervorrichtung speicherbar ist.
  • Kombiniertes Bremsen ist ein Prozess zum gleichzeitigen Verwenden von Reibungsbremsvorrichtungen, um vorzugsweise an allen Fahrzeugrädern Reibungsbremsmoment zu erzeugen, und Verwenden der Drehmomentmaschine(n), um Drehmoment an dem Antriebsrad/den Antriebsrädern abzuleiten, um das Fahrzeug als Reaktion auf eine Fahrereingabe zu einem Bremspedal und in manchen Fällen zu einem Gaspedal zu verlangsamen. Bekannte Systeme für kombiniertes Bremsen umfassen ein Steuersystem, um als Reaktion auf Änderungen der Größenordnung des von der Drehmomentmaschine/den Drehmomentmaschinen erzeugten reaktiven Drehmoments Reibungsbremsmoment zu modulieren.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems weist die Merkmale des Anspruchs 1 auf.
  • Figurenliste
  • Nun werden beispielhaft ein oder mehrere Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Begleitzeichnungen beschrieben, wobei:
    • 1 eine schematische Zeichnung eines Teils eines beispielhaften Fahrzeugs ist, das ausgelegt ist, um ein Steuerungsschema für kombiniertes Bremsen gemäß der Offenbarung auszuführen;
    • 2 eine schematische Zeichnung eines Steuerungsschemas in Flussdiagrammform zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems unter Verwenden eines Steuerungsschemas für kombiniertes Bremsen gemäß der Offenbarung ist;
    • 3 graphisch den Betrieb des an einem Fahrzeugsystem arbeitenden Steuerungsschemas für kombiniertes Bremsen gemäß der Offenbarung zeigt; und
    • 4 graphisch Ausgangsdrehmomentwerte, die einem Drehmomentsicherheitsbetrieb für ein Steuerungsschema für kombiniertes Bremsen zugeordnet sind, gemäß der Offenbarung zeigt.
  • EINGEHENDE BESCHREIBUNG
  • Unter Bezugnahme nun auf die Zeichnungen, bei denen das Gezeigte lediglich dem Zweck des Veranschaulichens bestimmter beispielhafter Ausführungsformen und nicht dem Zweck des Beschränkens derselben dient, veranschaulicht 1 schematisch einen Teil eines Fahrzeugs 100, das ausgelegt ist, um ein Steuerungsschema 200 für kombiniertes Bremsen auszuführen. Es werden zugehörige Datensignale und Steuersignale dargestellt. Das Fahrzeug 100 umfasst ein Antriebsstrangsystem, das Drehmoment erzeugende Vorrichtungen umfasst, die mindestens eine Drehmomentmaschine 30 umfassen, die elektrisch an eine Energiespeichervorrichtung 32 ankoppelt und mechanisch an ein Abtriebselement 52 ankoppelt, das ein Fahrzeugantriebssystem verwenden kann, um Drehmoment zu einem Fahrzeugantriebsrad 40 oder mehreren Fahrzeugantriebsrädern 40 zu übertragen. Eine Drehmomentmaschine ist eine Drehmoment erzeugende Vorrichtung, die gespeicherte Energie verwendet, um ein Ausgangsdrehmoment zu erzeugen, und ist von einer Wärmekraftmaschine insofern unterscheidbar, dass die Drehmomentmaschine das Abtriebsmoment ohne Verbrennen von Kraftstoff erzeugt und entweder in einem Drehmoment erzeugenden Modus oder einem Energie erzeugenden Modus arbeiten kann. Die Drehmomentmaschine 30 ist ausgelegt, um entweder direkt oder mittels eines Getriebes und Elementen des Antriebssystems Drehmoment zu einem Antriebsrad/Antriebsrädern 40 des Fahrzeugs 100 zu übertragen. Die Verwendung von Datensignalen und Steuersignalen, um das Steuerungsschema 200 für kombiniertes Bremsen auszuführen, um zusammenwirkend die Drehmomentmaschine 30 zu steuern und Reibungsbremsen zu steuern, um ein Fahrzeugbremsen zu bewirken und Drehmomentsicherheit zu prüfen, ist unter Bezug auf 2, 3 und 4 beschrieben. Das Antriebsstrangsystem des Fahrzeugs 100 kann andere Drehmoment erzeugende Vorrichtungen umfassen, die z.B. ein oder mehrere andere Drehmomentmaschinen und einen Verbrennungsmotor umfassen. Das Abtriebsdrehmoment ist eine von der Drehmomentmaschine 30 erzeugte Drehmomentgrößenordnung und steht direkt mit dem auf das Antriebsrad/die Antriebsräder 40 übertragenen Vortriebsmoment in Verbindung. Die Drehmomentmaschine 30 kann in einem von mehreren geeigneten Antriebsstrangsystemen genutzt werden, die z.B. ein Parallel-Hybridsystem, ein Reihen-Hybridsystem, ein vollelektrisches System und ein elektrisches System mit verlängerter Reichweite umfassen.
  • In einer Ausführungsform ist die Drehmomentmaschine 30 eine elektrisch betriebene Motor/Generator-Vorrichtung, die mit einer Energiespeichervorrichtung 32, die ein Hochspannungsbatteriesystem und ein Wechselrichtersystem umfasst, gekoppelt ist. Die Drehmomentmaschine 30 kann in einem Drehmoment erzeugenden Modus arbeiten, um Vortriebsmoment für Fahrzeugantrieb zu erzeugen, und kann in einem elektrischen Strom erzeugenden Modus arbeiten, um Vortriebsmoment abzuleiten, um elektrischen Strom zu erzeugen, der in dem Hochspannungsbatteriesystem gespeichert werden kann. Es versteht sich, dass die Drehmomentmaschine 30 stattdessen eine mechanisch betriebene Vorrichtung, eine hydraulisch betriebene Vorrichtung oder eine andere geeignete Vorrichtung mit den Fähigkeiten, Vortriebsmoment zu erzeugen und Vortriebsmoment abzuleiten, sein kann, wobei die mit Energie versorgte Vorrichtung mit einer Energiespeichervorrichtung gekoppelt ist, die keinen fossilen Kraftstoff verbraucht.
  • Das Steuersystem umfasst ein verteiltes Steuermodulsystem, wobei einzelne Steuermodule ausgelegt sind, um spezifische Aufgaben zu erfüllen. Vorzugsweise ein übergeordnetes Steuermodul, das ausgelegt ist, um eine übergreifende Steuerung und Koordination von Arbeitsschritten der einzelnen Steuermodule vorzusehen. Das Steuersystem umfasst ein erstes Steuermodul (HCP) 10, das ausgelegt ist, um die übergreifende Steuerung und Koordination von Arbeitsschritten und den Steuerbetrieb der Drehmomentmaschine 30 wie hierin beschrieben vorzusehen. Das HCP 10 erzeugt einen Drehmomentbefehl 25 zum Steuern der Drehmomentmaschine 30, um in dem Drehmoment erzeugenden Modus oder dem elektrischen Strom erzeugenden Modus zu arbeiten, um entweder Vortriebsmoment zu erzeugen oder dieses abzuleiten. Das Fahrzeug 100 umfasst Fahrereingabevorrichtungen zum Überwachen von Fahrerdrehmomentforderungen, die ein Bremspedal 12, durch das ein Fahrer eine Bremsmomentforderung 13 übermittelt, und ein Gaspedal 14, durch das ein Fahrer eine Beschleunigungsmomentforderung 15 übermittelt, umfassen.
  • Das Fahrzeug 100 umfasst ein Reibungsbremssystem 42, das ausgelegt ist, um an dem Fahrzeugrad/den Fahrzeugrädern, die das Antriebsrad/die Antriebsräder 40 und das Nichtantriebsrad/die Nichtantriebsräder 41 umfasst/umfassen, ein Reibungsbremsen anzulegen, um das Fahrzeug 100 als Reaktion auf eine Fahrerdrehmomentforderung, die die Bremsmomentforderung 13 umfasst, zu verlangsamen und/oder anzuhalten. Das Reibungsbremssystem 42 umfasst ein Bremssteuermodul (EBCM) 20, das ausgelegt ist, um den Betrieb von mehreren Reibungsradbremsen 44, die vorzugsweise mit dem Antriebsrad/ den Antriebsrädern 40 und dem Nichtantriebsrad/den Nichtantriebsrädern 41 verbunden sind, zu steuern. Das EBCM 20 steuert den Betrieb des Reibungsbremssystems 42 durch Erzeugen von Bremsmomentbefehlen 27 und 29, die den Reibungsradbremsen 44 an dem Antriebsrad/den Antriebsrädern 40 bzw. dem Nichtantriebsrad/den Nichtantriebsrädern 41 übermittelt und unmittelbar an diesen angelegt werden.
  • Das EBCM 20 und das HCP 10 sind signalverbunden, um Informationen zu übermitteln. Die Verbindung kann unter Verwenden beliebiger geeigneter Kommunikationshardware und -protokolle, einschließlich z.B. serieller Kommunikationen, CAN-Bus, drahtloser Kommunikationen und/oder anderer, verwirklicht werden.
  • Das EBCM 20 überwacht die Bremsmomentforderung 13 vorzugsweise direkt und handelt dementsprechend. Das HCP 10 überwacht die Bremsmomentforderung 13 und die Beschleunigungsmomentforderung 15 direkt und erzeugt eine Nettodrehmomentforderung 31, die eine arithmetische Kombination der Bremsmomentforderung 13 und der Beschleunigungsmomentforderung 15 ist. Somit implementiert das EBCM 20 mindestens einen Teil des kombinierten Bremssteuerungsschemas 200 durch Modulieren von Reibungsbremsmoment als Reaktion auf Änderungen einer Größenordnung des durch die Drehmomentmaschine(n) 30 erzeugten reaktiven Drehmoments.
  • Ein Drehmomentsicherheitsvorgang 34 prüft, dass eine Kombination von Drehmomentbefehlen, die die Bremsmomentbefehle 27 und 29 einschließen. Die Drehmomentmaschine 30 reagiert auf die in dem HCP 10 ermittelte Nettodrehmomentforderung 31 unter Verwenden der Bedienerdrehmomentforderungen, die die Bremsmomentforderung 13 und die Beschleunigungsmomentforderung 15 einschließen. Der Drehmomentsicherheitsvorgang 34 kann von dem HCP 10 ausgeführt werden oder kann alternativ von einem anderen geeigneten Steuermodul ausgeführt werden, das Zugriff auf die relevanten Drehmomentbefehle und Drehmomentdaten hat. Berechnete Drehmomentbefehle, die dem Drehmomentsicherheitsvorgang 34 entsprechen, umfassen ein maximales Ausgangsdrehmoment (To_max) 33, ein maximales Ausgangsdrehmoment während eines regenerativen Bremsens (To_max_regen) 39, ein minimales Ausgangsdrehmoment (To_min) 35 und ein minimales Ausgangsdrehmoment während eines regenerativen Bremsens (To_min_regen) 37.
  • Steuermodul, Modul, Steuerung, Steuergerät, Steuereinheit, Prozessor und ähnliche Begriffe bezeichnen eine beliebige geeignete oder beliebige geeignete verschiedene Kombinationen aus einer oder mehreren von applikationsspezifischer integrierter Schaltung/applikationsspezifischen integrierten Schaltungen (ASIC), Zentralrechner(n) (vorzugsweise Mikroprozessor(en)) und zugehörigem Speicher und zugehöriger Archivierung (Festspeicher, programmierbarer Festspeicher, Arbeitsspeicher, Festplatte, etc.), die ein oder mehrere Software- oder Firmware-Programme, kombinatorische Logikschaltung(en), Eingangs-/Ausgangsschaltung(en) und - vorrichtungen, geeignete Signalaufbereitungs- und Pufferschaltungsanordnung und andere geeignete Komponenten ausführen, um die beschriebene Funktionalität, einschließlich des kombinierten Bremssteuerungsschemas 200, vorzusehen. Steuermodule weisen Sätze von Steueralgorithmen auf, einschließlich residenter Softwareprogrammbefehle und Kalibrierungen, die im Speicher gespeichert sind und ausgeführt werden, um die erwünschten Funktionen vorzusehen. Die Algorithmen werden vorzugsweise während voreingestellter Schleifenzyklen ausgeführt. Algorithmen werden etwa durch einen Zentralrechner ausgeführt und dienen dazu, Eingänge von Erfassungsvorrichtungen und anderen vernetzten Steuerungsmodulen zu überwachen und Steuerungs- und Diagnoseroutinen auszuführen, um das Arbeiten von Aktoren zu steuern. Die Schleifenzyklen können bei regelmäßigen Intervallen, zum Beispiel alle 3,125, 6,25, 12,5 25 und 100 Millisekunden während laufenden Motor- und Fahrzeugbetriebs ausgeführt werden. Alternativ können Algorithmen als Reaktion auf das Auftreten eines Ereignisses ausgeführt werden.
  • 2 stellt das kombinierte Bremssteuerungsschema 200 in Flussdiagrammform dar. Das kombinierte Bremssteuerungsschema 200 wird ausgeführt, um ein Fahrzeugbremsen als Reaktion auf Fahrereingaben durch Steuern eines von dem Reibungsbremssystem 42 angelegten Bremsmoments und entsprechendes Steuern eines von der Drehmomentmaschine 30 angelegten reaktiven Drehmoments zu steuern, wodurch die kombinierte Bremsfunktion durch Modulieren von Reibungsbremsmoment als Reaktion auf Änderungen einer Größenordnung des von der Drehmomentmaschine/den Drehmomentmaschinen 30 erzeugten reaktiven Drehmoments beruhend auf der Nettodrehmomentforderung 31, die die Kombination aus der Bremsmomentforderung 13 und der Beschleunigungsmomentforderung 15 ist, erreicht wird. Dies umfasst Faktoren in Verbindung mit dem Reagieren auf die Fahrerdrehmomentforderungen, Maximieren von regenerativer elektrischer Energie und Sicherstellen von Bremsmomentsicherheit. Das kombinierte Bremssteuerungsschema 200 von 2 ist in dem in 1 dargestellten Antriebsstrangsystem ausführbar und wird unter Bezugnahme darauf beschrieben.
  • Tabelle 1 ist als Schlüssel vorgesehen, wobei die mit Ziffern bezeichneten Blöcke und die entsprechenden Funktionen, die dem in 2 dargestellten kombinierten Bremssteuerungsschema 200 zugeordnet sind, wie folgt dargelegt sind. Tabelle 1
    2
    FELD FELDINHALT
    200 Kombiniertes Bremssteuerungsschema
    202 Ermitteln der regenerativen Bremskapazität 21 in HCP
    204 Übermitteln der regenerativen Bremskapazität 21 von dem HCP zu dem EBCM
    206 Fahrer übermittelt Bremsmomentforderung 13 zu dem EBCM
    208 Das EBCM erzeugt als Reaktion auf die Bremsmomentforderung 13 Reibungsbremsbefehle 27 und 29 zu den Reibungsbremsen 42 und 44
    210 Das EBCM sendet eine Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment zu dem HCP
    212 Das HCP erzeugt einen Drehmomentbefehl 25 zum Steuern der Drehmomentmaschine als Reaktion auf die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment
    214 Das EBCM steuert den Reibungsbremsbefehl 27 um einen Betrag, der einer Differenz zwischen der Bremsmomentforderung 13 und der Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment entspricht
    216 Ausführen des Drehmomentsicherheitsvorgangs 34
  • Das kombinierte Bremssteuerungsschema 200 arbeitet wie folgt. Die regenerative Bremskapazität 21 des Fahrzeugs 100 wird in dem HCP 10 ermittelt (202) und ist ein Maß des regenerativen Bremsmoments, das das Fahrzeug 100 erreichen kann. Das regenerative Bremsmoment beschreibt eine Größenordnung eines Ausgangsdrehmoments, das von der Drehmomentmaschine/den Drehmomentmaschinen 30 in Form eines reaktiven Drehmoments erzeugt werden kann. Die regenerative Bremskapazität 21 umfasst die reaktive Drehmomentkapazität der Drehmomentmaschine 30 und berücksichtigt eine Drehmomentkapazität der Drehmomentmaschine 30, Beschränkungen der Drehmomentübertragungskupplungen und anderer Elemente, Drehmomentbeiträge von anderen Antriebssystemkomponenten und die Energiespeicherungskapazität der Energiespeicherungsvorrichtung 32. Zum Beispiel kann eine durch die Drehmomentmaschine 30 erreichbare regenerative Bremskapazität relativ hoch sein, doch kann die gemeldete regenerative Bremskapazität 21 beschränkt sein, da die Energiespeicherungskapazität der Energiespeicherungsvorrichtung 32 bei oder nahe einem maximalen Wert liegt und ein beschränkter Betrag an verfügbarer Energiespeicherungskapazität vorliegt.
  • Das HCP 10 übermittelt periodisch die regenerative Bremskapazität 21 von dem HCP 10 zu dem EBCM 20 (204).
  • Das EBCM 20 überwacht ständig das Bremspedal 12, um Fahrerforderungen nach Gesamtbremsmoment in Form einer Bremsmomentforderung 13 zu detektieren und darauf zu reagieren (206). Das HCP 10 überwacht ständig das Gaspedal 14 und das Bremspedal 12, um Fahrerforderungen nach der Nettodrehmomentforderung 31, die Bremsmoment in Form der Bremsmomentforderung 13 und Beschleunigungsmoment in Form der Beschleunigungsmomentforderung 15 umfasst, zu detektieren und darauf zu reagieren.
  • Wenn eine Bremsmomentforderung 13 detektiert wird, weist das EBCM 20 durch Erzeugen von Bremsmomentbefehlen 27 und 29, die zu den Reibungsbremsvorrichtungen an dem Antriebsrad/den Antriebsrändern 40 und dem Nichtantriebsrad/den Nichtantriebsrädern 41 übermittelt und dort unmittelbar umgesetzt werden, zunächst das Reibungsbremssystem 42 an, Reibungsbremsmoment anzulegen (208). Die Bremsmomentbefehle 27 und 29 werden zunächst gleich der Bremsmomentforderung 13 gesetzt.
  • Das EBCM 20 erzeugt auch eine regenerative Bremsmomentforderung 23, die vorzugsweise die kleinere Größenordnung der Bremsmomentforderung 13 und der vorliegenden regenerativen Bremskapazität 21 ist. Das EBCM 20 übermittelt die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment zu dem HCP 10 (210). Dieser Schritt behebt eine Notwendigkeit, eine Größenordnung eines gerade von der Drehmomentmaschine 30 angelegten regenerativen Bremsmoments zu ermitteln, und reduziert eine damit verbundene Systemlatenz.
  • Das HCP 10 erzeugt einen Drehmomentbefehl 25 zum Steuern des Betriebs der Drehmomentmaschine 30, um als Reaktion auf die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment regeneratives Bremsmoment zu erzeugen (212).
  • Wenn die Drehmomentmaschine 30 als Reaktion auf den Drehmomentbefehl 25 regeneratives Bremsmoment anlegt, reduziert das EBCM 20 die Größenordnung des Reibungsbremsmoments 27 um einen Betrag, der einer Differenz zwischen der Bremsmomentforderung 13 und der Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment 23 entspricht, wodurch das kombinierte Bremsen bewirkt wird (214). Das EBCM 20 hat keine direkten Informationen bezüglich der Größenordnung des derzeit angelegten regenerativen Bremsmoments, doch entspricht die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment einem erwarteten Anstieg des von der Drehmomentmaschine 30 ausgegebenen regenerativen Bremsmoments, das dem Drehmomentbefehl 25 zugeordnet ist. Diese Wirkung von Systemlatenzen und entsprechenden Bremssteuerungsproblemen in Verbindung mit dem Übermitteln von Signalen zwischen dem EBCM 20 und dem HCP 10, um regeneratives Bremsmoment zu steuern, das von der Drehmomentmaschine 30 ausgegeben wird, wird durch Verwenden der vorhandenen regenerativen Bremskapazität 21 in dem EBCM 20 zum Ermitteln der Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment reduziert.
  • Das kombinierte Bremssteuerungsschema 200 wird bei vorbestimmten Zeitschritten, z.B. den vorstehend erwähnten, bei regelmäßigen Intervallen ausgeführten Schleifenzyklen, iterativ und periodisch ausgeführt. Das kombinierte Bremssteuerungsschema 200 nutzt während jeder Iteration vorhanden Zustände jeweils für die Bremsmomentforderung 13, die regenerative Bremskapazität 21, das Reibungsbremsmoment 27, die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment und den Drehmomentbefehl 25.
  • Der Drehmomentsicherheitsvorgang 34 wird am Ende jeder Iteration des kombinierten Steuerungsschemas 200 ausgeführt, um die dadurch erzeugten Drehmomentbefehle zu sichern (216). Einzelheiten in Verbindung mit dem Drehmomentsicherheitsvorgang 34 werden unter Bezugnahme auf 4 beschrieben.
  • 3 veranschaulicht graphisch das Arbeiten des unter Bezugnahme auf 2 beschriebenen kombinierten Bremssteuerungsschemas 200, das an einem Fahrzeugsystem arbeitet, wie es unter Bezug auf 1 beschrieben wurde. Die graphische Darstellung umfasst an der x-Achse 300 die verstrichene Zeit und an der y-Achse 310 die Drehmomentgrößenordnung. Die verstrichene Zeit an der x-Achse 300 ist in periodisch auftretende Zeitschritte 301 bis 317 unterteilt, die das Fortschreiten der Zeit und entsprechende Maßnahmen seitens des EBCM 20 und des HCP 10 darstellen und Latenzen bezüglich des Ausführens von Algorithmen und des Übermittelns von Signalen darstellen. In einer Ausführungsform beträgt die verstrichene Zeit in Verbindung mit den Zeitschritten 10 ms.
  • Die regenerative Bremskapazität 21 wird von dem HCP 10 regelmäßig und periodisch erzeugt und wird dem EBCM 20 gemeldet. Eine Bremsmomentforderung 13 in ständig überwacht.
  • Bei Zeitschritt 303 wird eine positive Bremsmomentforderung 13 detektiert, die eine Fahrerdrehmomentforderung nach Bremsen anzeigt. Wie gezeigt ist die Bremsmomentforderung 13 gleich der regenerativen Bremskapazität 21.
  • Das EBCM 20 ordnet bei einem folgenden Zeitschritt 305 als Reaktion auf die Bremsmomentforderung 13 eine Größenordnung des Reibungsbremsmoments 27 gleich der Bremsmomentforderung 13 an. In Verbindung mit Übermittlungen zwischen dem EBCM 20 und dem HCP 10 kann es Latenzen geben, was zu einer verzögerten Reaktion von dem HCP 10 führt, die Drehmomentmaschine 30 zu steuern. Ein erreichtes gesamtes Bremsmoment 17 ist dargestellt und umfasst eine Kombination aus dem erreichten Reibungsbremsmoment 28 und dem Drehmomentbefehl 25, um die Drehmomentmaschine 30 so zu steuern, dass sie in dem elektrische Energie erzeugenden Modus arbeitet, um Drehmoment abzuleiten. Zunächst ist das erreichte gesamte Bremsmoment 17 vollständig eine Folge des erreichten Reibungsbremsmoments 28. Das erreichte Reibungsbremsmoment 28 wird von dem EBCM 20 unmittelbar angelegt und steigt, wenngleich aufgrund von Latenzen des mechanischen Systems mit einer zeitlichen Verzögerung bei der Anlegung des Reibungsbremsmoments 27. Das kombinierte Bremssteuerungsschema 200 nimmt an, dass der Drehmomentbefehl 25 zum Steuern der Drehmomentmaschine 30 bei Anlegen gleich einer erreichten Drehmomentausgabe für die Drehmomentmaschine 30 ist.
  • Das EBCM 20 übermittelt die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment bei Zeitschritt 305 zu dem HCP 10, wobei die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment gleich der Bremsmomentforderung 13 ist und auf einen maximalen Wert beschränkt ist, der durch die regenerative Bremskapazität 21 bestimmt wird.
  • Das HCP 10 empfängt bei Zeitschritt 307 die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment, die sie zu Befehlen zum Betreiben der Drehmomentmaschine 30 verarbeitet, damit diese in dem elektrische Energie erzeugenden Modus arbeitet, um als Reaktion Drehmoment abzuleiten.
  • Das HCP 10 beginnt als Reaktion auf die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment bei Zeitschritt 309 mit dem Implementieren des Drehmomentbefehls 25, was als Reaktion auf den Drehmomentbefehl 25 das Anweisen der Drehmomentmaschine 30 umfasst, in dem elektrischen Energie erzeugenden Modus zu arbeiten, um Drehmoment abzuleiten. Das EBCM 20 beginnt, die Größenordnung des Reibungsbremsmoments 27 um einen Betrag zu reduzieren, der einem erwarteten Anstieg des regenerativen Bremsmoments in Verbindung mit dem Drehmomentbefehl 25 entspricht. Somit besteht das erreichte Bremsmoment 17 aus dem erreichten Reibungsbremsmoment 28 und dem Drehmomentbefehl 25 und reagiert auf die Bremsmomentforderung 13.
  • Bei Zeitschritt 311 ist das erreichte Bremsmoment 17 innerhalb eines zulässigen Fehlers im Wesentlichen gleich der Bremsmomentforderung 13.
  • Unter fortgesetztem Betrieb kann sich die regenerative Bremskapazität 21 z.B. aufgrund von Umständen in Verbindung mit einem Ladezustand der Hochspannungsbatterie ändern. Dies ist bei Zeitschritt 311 beginnend gezeigt.
  • Bei Zeitschritt 311 sinkt die regenerative Bremskapazität 21, wobei die Bremsmomentforderung 13 unverändert ist. Das HCP 10 reagiert durch sofortiges und entsprechendes Reduzieren des Drehmomentbefehls 25. Die Forderung 23 nach regenerativem Bremsmoment, die vorzugsweise die geringere/kleinere Größenordnung der Bremsmomentforderung 13 und der regenerativen Bremskapazität 21 ist, wird zu der regenerativen Bremskapazität 21 reduziert.
  • Bei Zeitschritt 313 wird die Reduzierung der regenerativen Bremskapazität 21 dem EBCM 20 übermittelt.
  • Bei Zeitschritt 315 wird die Reduzierung der regenerativen Bremskapazität 21 von dem EBCM 20 empfangen.
  • Bei Zeitschritt 317 bemerkt das EBCM 20, dass die regenerative Bremskapazität 21 verringert wurde, und somit wird die von dem HCP 10 implementierte zugeordnete Forderung nach regenerativem Bremsmoment entsprechend reduziert. Dadurch hebt das EBCM 20 das Reibungsbremsmoment 27 als Reaktion auf die Reduzierung der regenerativen Bremskapazität 21 an, um das erreichte Bremsmoment 17 als Reaktion auf die Bremsmomentforderung 13 anzuheben.
  • Dadurch reagiert das kombinierte Bremssteuerungsschema 200 auf die Bremsmomentforderung 13 und nutzt effektiv regeneratives Bremsen, um die Rückgewinnung elektrischer Energie zu maximieren und auf Beschränkungen des Betriebssystems zu reagieren.
  • Der Drehmomentsicherheitsvorgang 34 überwacht den Betrieb des kombinierten Bremssteuerungsschemas 200 durch Sichern der dadurch erzeugten Drehmomentbefehle. Der Drehmomentsicherheitsvorgang 34 wird ausgeführt, um zu prüfen, dass eine Kombination der Drehmomentbefehle, die die Bremsmomentbefehle 27 und 29 umfassen, des Drehmomentbefehls 25 für die Drehmomentmaschine 30 und von Drehmomentbefehlen für andere Drehmoment erzeugende Vorrichtungen des Antriebsstrangsystems 100 auf die mittels sowohl des Bremspedals 12 als auch des Gaspedals 14 vermittelte Nettodrehmomentforderung 31 reagiert. Der Drehmomentsicherheitsvorgangs 34 prüft durch Prüfen, dass die Kombination der vorstehend erwähnten Drehmomentbefehle während laufenden Betriebs innerhalb eines berechneten Bereichs der Nettodrehmomentforderung 31 liegt, dass die Kombination der Drehmomentbefehle auf die Nettodrehmomentforderung 31 reagiert. Der berechnete Bereich der Nettodrehmomentforderung 31 wird in Bezug auf den vorliegenden Betrieb des Antriebsstrangsystems 100 ermittelt, wie unter Bezugnahme auf 4 beschrieben wird. Der Drehmomentsicherheitsvorgang 34 sendet Signale zu dem HCP 10 und dem EBCM 20, die ausgelegt sind, um eine geeignete Abhilfemaßnahme auszuführen, wenn die Kombination der Drehmomentbefehle außerhalb eines der berechneten Bereiche der Nettodrehmomentforderung 31 abweichen.
  • Somit reagiert das kombinierte Bremssteuerungsschema 200, das von dem Drehmomentsicherheitsvorgang 34 überwacht wird, auf die Bremsmomentforderung 13, nutzt regeneratives Bremsen, um die Rückgewinnung elektrischer Energie zu maximieren und auf Beschränkungen des Betriebssystems zu reagieren, prüft, dass die Drehmomentbefehle, die in der Nettodrehmomentforderung 31 enthalten sind, nicht außerhalb eines der berechneten Bereiche der Nettodrehmomentforderung 31 abweichen.
  • 4 veranschaulicht graphisch den Drehmomentsicherheitsvorgang 34, wobei sie ausgegebene Drehmomentwerte darstellt, die bezüglich 1 beschrieben sind, die die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 umschreiben. Die x-Achse (405) stellt positive und negative Drehmomentwerte dar und die y-Achse (410) stellt die verstrichene Zeit dar.
  • Wenn die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 größer als null positives Drehmoment ist, wird das maximale ausgegebene Drehmoment (To_max) 33 vorzugsweise bezüglich der Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 ermittelt und umfasst wie folgt einen zulässigen positiven Differenz-Drehmomentsicherheitsschwellenwert ΔT 54. To _ max = To _ Net + Δ T
    Figure DE102011117250B4_0001
  • Wenn die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 größer als null positives Drehmoment ist, ist das minimale ausgegebene Drehmoment (To_min) 35 vorzugsweise ein absoluter zulässiger Drehmomentwert T' 56' und wird wie folgt ermittelt. To _ min = T '
    Figure DE102011117250B4_0002
  • Das maximale ausgegebene Drehmoment (To_max) 33 und das minimale ausgegebene Drehmoment (To_min) 35 bei einer Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 von größer null sind zwischen den Zeitlinien 420 und 430 dargestellt.
  • Wenn die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 kleiner oder gleich null positives Drehmoment ist, ist das maximale ausgegebene Drehmoment (To_max) 33 vorzugsweise ein absoluter zulässiger Drehmomentwert T 56 und wird wie folgt ermittelt. To _ max = T
    Figure DE102011117250B4_0003
  • Wenn die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 kleiner oder gleich null positives Drehmoment ist und der Drehmomentbefehl 30 keinen regenerativen Bremsbefehl umfasst, wird das minimale ausgegebene Drehmoment (To_min) 35 vorzugsweise bezüglich der Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 ermittelt. Das minimale ausgegebene Drehmoment (To_min) 35 wird bezüglich der Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 ermittelt und umfasst wie folgt einen zulässigen negativen Differenz-Drehmomentsicherheitsschwellenwert ΔT' 54'. To _ min=To_Net- Δ T '
    Figure DE102011117250B4_0004
  • Das maximale ausgegebene Drehmoment (To_max) 33 und das minimale ausgegebene Drehmoment (To_min) 35 bei einer Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 von kleiner null sind zwischen den Zeitlinien 430 und 440 dargestellt.
  • Wenn die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 kleiner oder gleich null positives Drehmoment ist und der Drehmomentbefehl 30 einen regenerativen Bremsbefehl umfasst, wird das maximale ausgegebene Drehmoment während eines regenerativen Bremsens (To_max_regen) 39 wie folgt bezüglich der Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 ermittelt. To _ max _ regen = To _ Net + Δ T
    Figure DE102011117250B4_0005
  • Der zulässige positive Drehmomentsicherheitsschwellenwert ΔT 54 ist ein Differenzdrehmomentwert.
  • Das minimale ausgegebene Drehmoment während eines regenerativen Bremsens (To_min_regen) 37 wird in gleicher Weise wie bei nicht erfolgendem regenerativen Bremsen bezüglich der Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 ermittelt, wenn die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 kleiner 0 ist. Wenn die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 kleiner oder gleich null positives Drehmoment ist und der Drehmomentbefehl 30 einen regenerativen Bremsbefehl umfasst, wird das minimale ausgegebene Drehmoment während eines regenerativen Bremsens (To_min_regen) 37 wie folgt bezüglich der Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 ermittelt. To _ min _ regen = To _ Net Δ T'
    Figure DE102011117250B4_0006
  • Der zulässige negative Drehmomentsicherheitsschwellenwert ΔT' 54' ist ein Differenzdrehmomentwert.
  • Das maximale ausgegebene Drehmoment während eines regenerativen Bremsens (To_max_regen) 39 und das minimale ausgegebene Drehmoment während eines regenerativen Bremsens (To_min_regen) 37 wie dargestellt nach der Zeitlinie 440.
  • Somit legt der Drehmomentsicherheitsvorgang 34 zulässige Drehmomentfenster bezüglich der Nettodrehmomentforderung 31 fest, einschließlich wenn die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 größer als null positives Drehmoment ist, die Nettodrehmomentforderung (To_net) 31 kleiner als null positives Drehmoment ist und während eines regenerativen Bremsbetriebs.
  • Somit reagiert das kombinierte Bremssteuerungsschema 200, das durch den Drehmomentsicherheitsvorgang 34 überwacht wird, auf die Bremsmomentforderung 13, nutzt regeneratives Bremsen, um eine Rückgewinnung von elektrischer Energie zu maximieren, und reagiert auf Beschränkungen des Betriebssystems und stellt sicher, dass die Drehmomentbefehle in der Nettodrehmomentforderung 31 enthalten sind. Das kombinierte Bremssteuerungsschema 200, das von dem Drehmomentsicherheitsvorgang 34 überwacht wird, bewältigt zeitverschobene Änderungen der verschiedenen Signale, die auf Systemlatenzen in Verbindung mit Kommunikationen und mechanisches Ansprechvermögen der verschiedenen Aktoren zurückzuführen sein können.

Claims (5)

  1. Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangsystems, das eine Drehmomentmaschine (30) umfasst, die mit einem Antriebsrad (40) eines Fahrzeugs (100) gekoppelt ist, wobei das Verfahren umfasst: Ermitteln einer regenerativen Bremskapazität des Antriebsstrangsystems; und als Reaktion auf eine Nettodrehmomentforderung des Fahrers, die eine Bremsmomentforderung umfasst: Erzeugen eines Reibungsbremsmomentbefehls, um ein Reibungsbremssystem (42) zu betreiben, und gleichzeitiges Erzeugen einer Forderung nach regenerativem Bremsmoment für die Drehmomentmaschine (30); Erzeugen eines Drehmomentbefehls zum Steuern des Betriebs der Drehmomentmaschine (30) als Reaktion auf die Forderung nach regenerativem Bremsmoment; und Anpassen des Reibungsbremsmomentbefehl um einen Betrag, der einer Differenz zwischen der Bremsmomentforderung und der Forderung nach regenerativem Bremsmoment entspricht; dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren weiterhin das Prüfen umfasst, ob die Kombination der Drehmomentbefehle, die den Reibungsbremsmomentbefehl und den Drehmomentbefehl zum Steuern des Betriebs der Drehmomentmaschine (30) umfassen, innerhalb eines zulässigen Drehmomentfensters liegt, das bezüglich der Nettodrehmomentforderung des Fahrers festgelegt ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen der Forderung nach regenerativem Bremsmoment für die Drehmomentmaschine (30) so erfolgt, dass die Forderung nach regenerativem Bremsmoment der der Bremsmomentforderung oder der regenerativen Bremskapazität entspricht, je nachdem welcher dieser beiden Werte kleiner ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Erzeugen des Reibungsbremsmomentbefehls, um das Reibungsbremssystem (42) zu betreiben, das Erzeugen eines Reibungsbremsmoments umfasst, das gleich der Bremsmomentforderung ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anpassen des Reibungsbremsmomentbefehls das anschließende Reduzieren des Reibungsbremsmomentbefehls um einen Betrag, der einer Differenz zwischen der Bremsmomentforderung und einer anschließend aktualisierten Forderung nach regenerativem Bremsmoment entspricht, umfasst.
  5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das bezüglich der Nettodrehmomentforderung des Fahrers festgelegte zulässige Drehmomentfenster Differenzdrehmomentwerte umfasst, die einen zulässigen negativen Drehmomentsicherheitsschwellenwert und einen zulässigen positiven Drehmomentsicherheitsschwellenwert umfassen.
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