DE102014207871B4 - Verfahren während eines Verzögerungsbetriebs in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor und mit einer hydraulischen Bremsanlage sowie Steuervorrichtung - Google Patents

Verfahren während eines Verzögerungsbetriebs in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor und mit einer hydraulischen Bremsanlage sowie Steuervorrichtung Download PDF

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Abstract

Das erfindungsgemäße Verfahren weist während eines Verzögerungsbetriebs in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor und mit einer hydraulischen Bremsanlage folgende Schritte auf:In einem ersten Schritt wird das erforderliche Soll-Rad-Bremsmoment zunächst ausschließlich oder zumindest teilweise durch ein rekuperatives Bremsmoment des elektrischen Antriebsmotors gestellt.In einem zweiten Schritt wird dann (im eingeschwungenen Zustand) die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (erste Ist-Fahrzeugbeschleunigung) ermittelt.In einem dritten Schritt wird unmittelbar anschließend - vorzugsweise möglichst innerhalb eines relativ kurzen Zeitfensters - das Soll-Rad-Bremsmoment ausschließlich oder zumindest teilweise (dabei muss der Anteil der rekuperativen Bremsung geringer als im ersten Schritt sein) durch einen vorgegebenen Radbremsdruck in der hydraulischen Bremsanlage gestellt.In einem vierten Schritt wird dann erneut (im eingeschwungenen Zustand) die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (zweite Ist-Fahrzeugbeschleunigung) ermittelt.In einem letzten Schritt werden die Differenzen zwischen den Ist-Fahrzeugbeschleunigungen zumindest gemäß den Ergebnissen des zweiten und vierten Schrittes ermittelt und vorzugsweise davon abhängig eine Korrektur zur zukünftigen Einstellung des Soll-Rad-Bremsmomentes vorgenommen.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren während eines Verzögerungsbetriebs in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor und mit einer hydraulischen Bremsanlage sowie auf eine Steuervorrichtung für einen Bremsbetrieb eines derartigen Kraftfahrzeuges.
  • Zum technischen Hintergrund wird auf die US 2010/0 191 400 A1 hingewiesen.
  • Der sogenannte Cp-Wert ist ein bekannter Bremsenkennwert zur Umrechnung von Bremsdruck in ein Rad-Bremsmoment im Rahmen der Regelungen während eines Bremsbetriebs mit einer hydraulischen Bremsanlage in einem Kraftfahrzeug. Er unterliegt in der Realität starken (aber meist relativ langsamen) Schwankungen durch Einflüsse wie beispielsweise Temperatur, Nässe, Verschmutzung, Korrosion, Verschleiß oder Reibpaarung zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe. Deshalb kann es zu großen Abweichungen zwischen Soll- und Ist-Rad-Bremsmoment bei Bremsungen kommen.
  • Die Schwankungen im Cp-Wert führen insbesondere bei elektrifizierten Hybrid-Fahrzeugen zu Problemen. Hier sind Bilanzierungsvorgänge zwischen rekuperativer Bremsung (via E-Maschine) und hydraulischer Bremsung (via Reibbremse) notwendig. Schwankt nun der Cp-Wert, so passen die resultierenden Verzögerungen via E-Maschine und Reibbremse nicht mehr zusammen, ein Bilanzierungsvorgang ist mit einem Längsruck verbunden. Auch im Bereich der Fahrerassistenz ist eine genaue Einhaltung der Soll-Radmomente ein wichtiger Punkt.
  • Versucht man den Cp-Wert über die gängige Sensorik (Raddrehzahlen, Beschleunigung) zu schätzen, so hat man stets mit Störgrößen, wie z.B. Steigung, Fahrzeugmasse oder variabler Rollwiderstand aufgrund von Reifendruck, zu kämpfen.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, Störgrößen, die zu Abweichungen der Soll- von den Ist- Rad-Bremsmomenten führen, zu reduzieren.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche 1 und 9 gelöst. Abhängige Patentansprüche sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren weist während eines Verzögerungsbetriebs in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor und mit einer hydraulischen Bremsanlage folgende Schritte auf:
    • In einem ersten Schritt wird das erforderliche Soll-Rad-Bremsmoment zunächst ausschließlich oder zumindest teilweise durch ein rekuperatives Bremsmoment des elektrischen Antriebsmotors gestellt.
    • In einem zweiten Schritt wird dann (im eingeschwungenen Zustand) die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (erste Ist-Fahrzeugbeschleunigung) ermittelt.
    • In einem dritten Schritt wird unmittelbar anschließend - vorzugsweise möglichst innerhalb eines relativ kurzen Zeitfensters - das Soll-Rad-Bremsmoment ausschließlich oder zumindest teilweise (dabei muss der Anteil der rekuperativen Bremsung geringer als im ersten Schritt sein) durch einen vorgegebenen Radbremsdruck in der hydraulischen Bremsanlage gestellt.
    • In einem vierten Schritt wird dann erneut (im eingeschwungenen Zustand) die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (zweite Ist-Fahrzeugbeschleunigung) ermittelt.
  • Vorzugsweise wird in einem fünften Schritt unmittelbar an den vierten Schritt anschließend - auch möglichst innerhalb eines relativ kurzen Zeitfensters - das Soll-Rad Bremsmoment auf die im ersten Schritt vorgegebene Verteilung zwischen rekuperativer und hydraulischer Bremsung bzw. auf die im ersten Schritt vorgenommene rein rekuperative Bremsung zurückgestellt. Daraufhin wird in einem sechsten Schritt erneut (im eingeschwungenen Zustand) die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (dritte Ist-Fahrzeugbeschleunigung) ermittelt.
  • In einem letzten Schritt werden die Differenzen zwischen den Ist-Fahrzeugbeschleunigungen gemäß den Ergebnissen des zweiten, vierten und gegebenenfalls sechsten Schrittes ermittelt und vorzugsweise davon abhängig eine Korrektur zur zukünftigen Einstellung des Soll-Rad-Bremsmomentes vorgenommen.
  • Generell muss der Anteil der hydraulischen Verzögerung im dritten Schritt stets größer sein als im ersten und gegebenenfalls fünften Schritt.
  • Mittels des fünften und sechsten Schrittes können Störungen bei der Cp-Wert Bestimmung durch Umweltparameter-Änderungen ausgeblendet werden und die Messungen ohne Korrekturwertbildung als ungültig verworfen werden. Diese Störungen werden erkannt, wenn die im zweiten Schritt ermittelte erste Ist-Fahrzeugbeschleunigung von der im sechsten Schritt ermittelte dritte Ist-Fahrzeugbeschleunigung abweichen würde.
  • Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
    • Die Sensorik der E-Maschine liefert in elektrifizierten Fahrzeugen sehr genaue Informationen über das Ist-Moment der E-Maschine. Mit den Informationen zum Antriebsstrang (Verluste, Übersetzungen) lässt sich ein sehr genaues Ist-Radmoment (hier Ist-Rad-Bremsmoment) berechnen.
  • Darauf basiert die erfindungsgemäße Steuervorrichtung einschließlich einer damit in vorteilhafter Weise beispielsweise durchführbaren Cp-Wert Schätzung:
    • Während einer Verzögerung wird zunächst rekuperativ verzögert und das Ist-Rad-Bremsmoment bzw. die daraus resultierende Fahrzeugbeschleunigung aus Beschleunigungssensorik und Raddrehzahlsensorik ermittelt.
    • Anschließend wird innerhalb eines (relativ kurzen) vorgegebenen Zeitraums, der aber eine auswertbare Fahrzeugreaktion in der Längsbeschleunigung zulässt, zunächst von rekuperativer auf hydraulische Verzögerung (ggf. auch nur teilweise) und wieder zurück bilanziert. Die Soll-Radmomente in Richtung (negativem) Antrieb und Bremse sind dabei in ihren betragsmäßigen Maxima jeweils identisch. Anschließend werden die Ist-Radmomente bzw. Ist-Längsbeschleunigungen jeweils durch den (negativen) Antrieb und/oder durch die hydraulische Bremse im Verhältnis zueinander betrachtet. Bei gleichen Ist-Radmomenten würde der Ist-Beschleunigungsverlauf keine Unstetigkeiten aufweisen und bliebe konstant. Wird jedoch während des relativ kurzen Betrachtungszeitraums eine Abweichung von einem im Wesentlichen konstanten Verlauf der Beschleunigung festgestellt werden, wird beispielsweise der Cp-Wert entsprechend dieser Abweichung korrigierend angepasst.
  • Diese erfindungsgemäße Vorgehensweise zur Schätzung des Cp-Wertes ist im Vergleich zu heutigen Verfahren deutlich robuster gegenüber Störgrößen wie Fahrzeugmasse, Steigung und sonstigen Fahrwiderständen. Nur wenn sich eine dieser Größen schnell ändert (z.B. Auffahrt auf eine Rampe), kann es zu Einflüssen auf das erfindungsgemäße Verfahren kommen, die aber ausgeblendet werden können. Um dies zu erkennen, wird die Verzögerung vor und nach der Bilanzierung verglichen. Der Abgleich mit der Sensorik der E-Maschine „kalibriert“ den Cp-Wert zudem auch mit eventuellen Unschärfen im Bereich des Antriebs, so dass Bilanzierungsvorgänge besser zusammen passen. Die Schätzung muss nicht kontinuierlich erfolgen und kann zudem so gestaltet werden, dass sie sich nicht negativ im Zyklusverbrauch auswirkt. Je nach Abweichung des Cp-Werts genügen auch schon relativ geringe Bilanzierungsanteile in Richtung Reibbremse, um den Cp-Wert zu korrigieren.
  • Die Erfindung wird anhand der Zeichnung im Rahmen eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung der wichtigsten Komponenten für die erfindungsgemäße Steuervorrichtung, und
    • 2 eine schematische Darstellung von Verläufen zur Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
  • In 1 ist eine Steuervorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt, bei der der Kern der erforderlichen Komponenten durch ein Funktionsmodul 5 - vorzugsweise ein Software-Programm-Modul - eines elektronischen Steuergerätes 4 gebildet ist, das generell für die Steuerung eines Bremsbetriebes im Kraftfahrzeug ohnehin vorgesehen ist. Das Steuergerät 4 erhält hier als Eingangssignal einen Verzögerungswunsch p_FW des Fahrers über ein Bremspedal 3 oder über ein Fahrpedal (Schubverzögerung). Weiterhin ist das Steuergerät 4 mit einem elektrischen Antriebsmotor 2 verbunden, der im Verzögerungsbetrieb zur Rekuperation als Generator arbeitet und somit ein Bremsmoment M_reku_soll= M_reku_ist erzeugt.
  • Schließlich ist das Steuergerät 4 im Wesentlichen für die Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage 1 nach dem Stand der Technik vorgesehen. Zur Erzeugung eines Ist-Rad-Bremsmomentes M_rad_ist wird mittels des Umrechnungsfaktors Cp ein entsprechender Raddruck p_rad vorgesteuert.
  • Aus dem Fahrerwunsch p_FW wird ein Soll-Rad-Bremsmoment M_rad_soll erzeugt. Dieses Soll-Rad-Bremsmoment M_rad_sollkann durch den rekuperierenden elektrischen Antriebsmotor 2 und/oder durch die hydraulische Bremsanlage 1 erzeugt werden.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren während eines Verzögerungsbetriebs wird anhand von 2 näher erläutert:
    • Im ersten Schritt wird vom Zeitpunkt t0 bis zum Zeitpunkt t1 das erforderliche Soll-Rad-Bremsmoment M_rad_soll (Verlauf M_fw als Fahrerwunschvorgabe aus p_FW) zunächst hier ausschließlich durch ein rekuperatives Bremsmoment M_reku_soll des elektrischen Antriebsmotors 2 gestellt.
  • Dann wird im zweiten Schritt zwischen den Zeitpunkten t1 bis t2 eine erste Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigung a_ist1 durch eine übliche Beschleunigungssensorik (z.B. Inertial-Beschleunigungssensor) ermittelt. Die Ist-Fahrzeuglängsbeschleunigung a_ist entspricht dem Ist-Rad-Bremsmoment M_rad_ist.
  • Im dritten Schritt wird zwischen t2 und t3 das Soll-Rad-Bremsmoment M_rad_sollhier ausschließlich durch einen vorgegebenen Radbremsdruck p_rad in der hydraulischen Bremsanlage 1 als Soll-Rad-Bremsmoment M_reib_soll mit M_reku_soll=0 gestellt.
  • Im vierten Schritt wird zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 erneut die (maximale bzw. eingeschwungene) zweite Ist-Fahrzeugbeschleunigung a_ist2 ermittelt.
  • Weiterhin wird die Differenz da (siehe Pfeil) zwischen der ersten Ist-Fahrzeugbeschleunigungen a_ist 1 und der zweiten Ist-Fahrzeugbeschleunigungen a_ist 2 gemäß den Ergebnissen des zweiten und vierten Schrittes ermittelt.
  • Bei ermittelter Differenz da≠0 zwischen den Ist-Fahrzeugbeschleunigungen a_ist1 und a_ist2 wird ein entsprechender Korrekturwert Cp_korr - hier beispielsweise zur Korrekutr des Faktors Cp - bestimmt, der für die richtige Umrechnung des durch die hydraulische Bremsanlage 1 einzustellenden Soll-Rad-Bremsmomentes M_reib_soll in den dafür erforderlichen Radbremsdruck p_rad erforderlich ist.
  • Vorzugsweise wird diese Korrektur aber erst nach dem Ausschließen einer Änderung der Ist-Fahrzeugbeschleunigung a_ist aufgrund von Umweltparameter-Änderungen vorgenommen. Dazu wird nach dem vierten Schritt in einem fünften Schritt zwischen den Zeitpunkten t4 und t5 der erste Schritt und in einem sechsten Schritt nach dem Zeitpunkt t5 der zweite Schritt wiederholt. Im sechsten Schritt wird eine dritte Ist-Fahrzeugbeschleunigung a_ist 3 ermittelt, die sich nicht von der ersten Fahrzeugbeschleunigung a_ist 1 unterscheiden soll. Anderenfalls wird die Korrektur verhindert und die Messungen verworfen. Eine Änderung der Ist-Fahrzeugbeschleunigung a_ist3 gegenüber der ersten Ist-Fahrzeugbeschleunigung a_ist1 könnte beispielweise durch das Befahren einer Rampe oder eines glatten Untergrundes auftreten.
  • Die Schritte zwischen den Zeitpunkten t2 und t5 werden vorzugsweise in einem relativ kurzen Zeitfensterd dt durchgeführt. Das relativ kurze Zeitfenster dt wird aufgrund empirischer Messungen derart bemessen, dass eine mögliche auswertbare Fahrzeugreaktion (im eingeschwungenen Zustand) bezogen auf die Ist-Fahrzeugbeschleunigung a_ist bei der Umschaltung von rein rekuperativer auf zumindest teilweise hydraulische Verzögerung und gegebenenfalls wieder zurück ermittelbar ist. Andererseits soll eine entsprechende Fahrzeugreaktion aufgrund von Umweltparameter-Änderungen vermeidbar sein.

Claims (9)

  1. Verfahren während eines Verzögerungsbetriebs in einem Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antriebsmotor (2) und mit einer hydraulischen Bremsanlage (1), wobei während des Verzögerungsbetriebs - in einem ersten Schritt das dafür erforderliche Soll-Rad-Bremsmoment (M_rad_soll) zunächst ausschließlich oder zumindest teilweise durch ein rekuperatives Bremsmoment (M_reku_soll) des elektrischen Antriebsmotors (2) gestellt wird, - in einem zweiten Schritt dann die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist1) ermittelt wird, - in einem dritten Schritt das Soll-Rad-Bremsmoment (M_rad_soll) ausschließlich oder zumindest teilweise durch einen vorgegebenen Radbremsdruck (p_rad) in der hydraulischen Bremsanlage (1) gestellt wird, wobei jedenfalls der Anteil des hydraulisch gestellten Bremsmoments im dritten Schritt größer als im ersten Schritt ist, und - in einem vierten Schritt dann erneut die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist2) ermittelt wird.
  2. Verfahren nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz (da) zwischen der ersten im zweiten Schritt ermittelten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist1) und der zweiten im vierten Schritt ermittelten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist2) bestimmt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Differenz (da) zwischen der ersten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist1) und der zweiten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist2) ein entsprechender Korrekturwert (Cp_korr) für die Umrechnung des durch die hydraulische Bremsanlage (1) einzustellenden Soll-Rad-Bremsmomentes (M_reib_soll) in den dafür erforderlichen Radbremsdruck (p_rad) bestimmt wird.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem fünften Schritt der erste Schritt wiederholt wird und - in einem sechsten Schritt der zweite Schritt zur Ermittlung einer dritten Ist-Fahrzeugbeschleunigungen (a_ist3) wiederholt wird.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass - die Differenz zwischen der dritten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist3) und der ersten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist1) ermittelt wird.
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Differenz (da) zwischen der ersten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist1) und der zweiten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist2) ein entsprechender Korrekturwert (Cp_korr) für die Umrechnung des durch die hydraulische Bremsanlage (1) einzustellenden Soll-Rad-Bremsmomentes (M_reib_soll) in den dafür erforderlichen Radbremsdruck (p_rad) nur dann bestimmt wird, wenn die Differenz zwischen der der ersten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist1) und der dritten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist3) zumindest nahezu Null ist.
  7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorliegen einer Differenz (da) zwischen der ersten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist1) und der zweiten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist2) kein Korrekturwert (Cp_korr) für die Umrechnung des durch die hydraulische Bremsanlage (1) einzustellenden Soll-Rad-Bremsmomentes (M_reib_soll) in den dafür erforderlichen Radbremsdruck (p_rad) bestimmt wird, wenn die Differenz zwischen der ersten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist1) und der dritten Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist3) nicht zumindest nahezu Null ist.
  8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der dritte Schritt, der vierte Schritt und gegebenenfalls der fünfte Schritt jeweils oder zusammen innerhalb eines relativ kurzen Zeitfensters vorgenommen werden, wobei das relativ kurze Zeitfenster aufgrund empirischer Messungen derart bemessen ist, dass zumindest eine ausreichend lange auswertbare Fahrzeugreaktion bezogen auf die Ist-Fahrzeugbeschleunigung (a_ist) im vierten Schritt erreichbar ist.
  9. Steuervorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens nach einem der vorangegangenen Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erfindungsgemäße Verfahren durch ein Funktionsmodul (5) eines elektronischen Steuergerätes (4), das generell für die Steuerung eines Bremsbetriebes im Kraftfahrzeug vorgesehen ist, durchführbar ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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