DE102014220668A1

DE102014220668A1 - Nutzbremsung bei vorliegen eines antiblockierbremssystemsteuerereignisses

Info

Publication number: DE102014220668A1
Application number: DE201410220668
Authority: DE
Inventors: Hai Yu; Kerem Bayar; Dale Scott Crombez
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2013-10-15
Filing date: 2014-10-13
Publication date: 2015-04-16
Also published as: CN104553821A; CN104553821B; US9156358B2; US20150105951A1

Abstract

Ein Hybridelektrofahrzeug enthält mindestens ein Rad, eine Reibungsbremse, einen Motor und mindestens eine Steuerung. Die Reibungsbremse ist an das Rad gekoppelt und dazu konfiguriert, Reibungsbremsmoment bereitzustellen, und der Motor ist an das Rad gekoppelt und dazu konfiguriert, Nutzbremsmoment bereitzustellen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, den Motor dazu anzusteuern, ein Nutzbremsmoment zum Entsprechen einer Niederfrequenzdrehmomentkomponente oder einer Hochfrequenzdrehmomentkomponente eines erforderlichen Antiblockierradbremsmoments während eines Antiblockierbremsereignisses bereitzustellen.

Description

Die vorliegende Offenbarung betrifft Hybridfahrzeuge mit Nutzbremsvermögen und die Erzeugung von Nutzbremsleistung während eines Antiblockierbremssystemsteuerereignisses.
Hybridelektrofahrzeuge enthalten einen Fahrzeugfahrmotor neben einer Brennkraftmaschine. Der Elektromotor ist durch ein Kraftübertragungssystem oder Getriebe mit mindestens zwei Rädern verbunden. Der Motor liefert durch das Getriebe Ausgangsdrehmoment an die Räder zum Antrieb des Fahrzeugs. Der Motor kann auch Eingangsdrehmoment durch das Getriebe von den Rädern zur Erzeugung von Elektrizität und Bremsung des Fahrzeugs (Nutzbremsung) empfangen. Elektrofahrzeuge enthalten oftmals ein Bremssystem, das sowohl Reibungsbremsung als auch Nutzbremsung verwendet. Nutzbremsung wird zum Aufladen der Fahrzeugbatterien verwendet und gewinnt einen großen Teil der Energie zurück, die ansonsten als Wärme bei Reibungsbremsung verloren gehen würde. Deshalb verbessert Nutzbremsung den Gesamtwirkungsgrad oder die Kraftstoffökonomie des Elektrofahrzeugs im Vergleich zu Fahrzeugen, die nur für Reibungsbremsung konfiguriert sind.
Bei Nutzbremsung können Wechselwirkungen zwischen einem Antiblockierbremssystem (ABS) des Fahrzeugs, dem Antriebsstrang und der Fahrbahnoberfläche zu Durchbiegungen des Antriebsstrangs (zum Beispiel Antriebsstrangschwingungen) führen. Folglich wird Nutzbremsung während eines ABS-Ereignisses deaktiviert, um ein Destabilisieren des Fahrzeugs zu vermeiden.
Ein Fahrzeug enthält mindestens ein Rad, eine Reibungsbremse, einen Motor und mindestens eine Steuerung. Die Reibungsbremse ist an das Rad gekoppelt und dazu konfiguriert, Reibungsbremsmoment bereitzustellen, und der Motor ist an das Rad gekoppelt und dazu konfiguriert, Nutzbremsmoment bereitzustellen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, ein angefordertes Antiblockierradbremsmoment in verschiedene Frequenzkomponenten zu filtern und den Motor dazu anzusteuern, ein Nutzbremsmoment bereitzustellen, um einer der Frequenzkomponenten während des Antiblockierbremsereignisses zu entsprechen.
Die eine der Frequenzkomponenten, die von dem Motor nach Ansteuern durch die Steuerung bereitgestellt wird, kann eine Frequenz haben, die geringer ist als andere der Frequenzkomponenten. Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, die Größe der einen der Frequenzkomponenten als Reaktion auf eine Radschlupfgröße zu skalieren. Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, das angesteuerte Nutzbremsmoment als Reaktion darauf, dass ein Batterieladezustand unter einen Schwellenwert fällt und/oder eine Batterieladungs- oder -entladungsgrenze überschritten wird und/oder eine Motordrehzahl- oder -drehmomentgrenze überschritten wird, zu reduzieren. Ferner kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, die Reibungsbremse dazu anzusteuern, ein Reibungsbremsmoment bereitzustellen, um anderen Frequenzkomponenten zu entsprechen.
Ein Verfahren zur Steuerung eines Hybridelektrofahrzeugs umfasst Filtern eines erforderlichen Antiblockierradbremsmoments in eine erste und eine zweite Frequenzkomponente. Die erste Komponente weist eine höhere Frequenz als die zweite Komponente auf. Darüber hinaus umfasst das Verfahren Ansteuern entweder einer Reibungsbremse oder eines Motors zur Bereitstellung eines Drehmoments zum Entsprechen der ersten Komponente und der jeweils anderen Vorrichtung, des Motors oder der Reibungsbremse, zum Entsprechen der zweiten Komponente, wobei sowohl die Reibungsbremse als auch der Motor an ein Rad gekoppelt sind.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Reibungsbremse dazu angesteuert, ein Reibungsbremsmoment bereitzustellen, um der ersten Komponente zu entsprechen, und der Motor wird dazu angesteuert, ein Nutzbremsmoment bereitzustellen, um der zweiten Komponente zu entsprechen. Bei solch einer Ausführungsform kann das Zerlegen des erforderlichen Antiblockierradbremsmoments in eine erste und eine zweite Komponente Filtern des erforderlichen Antiblockierradbremsmoments mit einem Tiefpassfilter und Skalieren des gefilterten Antiblockierradbremsmoments gemäß einer Radschlupfgröße zum Erhalt der zweiten Komponente umfassen. Das Ansteuern der Reibungsbremse zum Entsprechen der ersten Komponente kann Ansteuern der Reibungsbremse zur Bereitstellung eines Reibungsbremsmoments, das gleich dem erforderlichen Antiblockierradbremsmoment minus einem Prozentanteil des angesteuerten Nutzbremsmoments ist, umfassen. Das Verfahren kann Reduzieren des angesteuerten Nutzbremsmoments als Reaktion darauf, dass ein Batterieladezustand unter einen Schwellenwert fällt und/oder eine Batterieladungs- oder -entladungsgrenze überschritten wird und/oder eine Motordrehzahl- oder -drehmomentgrenze überschritten wird, umfassen.
Bei einer anderen Ausführungsform des Verfahrens wird die Reibungsbremse dazu angesteuert, ein Reibungsbremsmoment bereitzustellen, um der zweiten Komponente zu entsprechen, und der Motor wird dazu angesteuert, ein Nutzbremsmoment bereitzustellen, um der ersten Komponente zu entsprechen. Bei solch einer Ausführungsform kann das Zerlegen des erforderlichen Antiblockierradbremsmoments in die erste und zweite Komponente Filtern des erforderlichen Antiblockierradbremsmoments mit einem Tiefpassfilter zum Erhalt der zweiten Komponente umfassen, und das Ansteuern des Motors zur Bereitstellung des Nutzbremsmoments kann Ansteuern des Motors zur Bereitstellung eines Drehmoments, das gleich dem erforderlichen Antiblockierradbremsmoment minus dem gefilterten Antiblockierradbremsmoment ist, umfassen. Das Ansteuern des Reibungsbremsmoments zum Entsprechen der zweiten Komponente kann Ansteuern der Reibungsbremse zur Bereitstellung eines Reibungsbremsmoments, das gleich dem erforderlichen Antiblockierradbremsmoment minus einem Prozentanteil des angesteuerten Nutzbremsmoments ist, umfassen. Das Verfahren kann Reduzieren des angesteuerten Nutzbremsmoments als Reaktion darauf, dass ein Batterieladezustand unter einen Schwellenwert fällt und/oder eine Batterieladungs- oder -entladungsgrenze überschritten wird und/oder eine Motordrehzahl- oder -drehmomentgrenze überschritten wird, umfassen. Darüber hinaus kann das Verfahren Filtern des erforderlichen Antiblockierradbremsmoments mit einem Bandsperrfilter zum Entfernen von Frequenzkomponenten, die einen Fahrzeugantriebsstrang erregen, umfassen.
Ein Hybridelektrofahrzeug enthält ein Rad, eine Reibungsbremse, einen Motor und mindestens eine Steuerung. Die Reibungsbremse ist an das Rad gekoppelt und dazu konfiguriert, Reibungsbremsmoment bereitzustellen, und der Motor ist an das Rad gekoppelt und dazu konfiguriert, Nutzbremsmoment bereitzustellen. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, ein erforderliches Antiblockierradbremsmoment mit einem Tiefpassfilter zu filtern und den Motor dazu anzusteuern, ein Nutzbremsmoment gemäß der Differenz des erforderlichen Antiblockierradbremsmoments und des gefilterten Antiblockierbremsmoments bereitzustellen.
Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, die Reibungsbremse zur Bereitstellung eines Reibungsbremsmoments, das gleich dem Antiblockierradbremsmoment minus einem Prozentanteil des angesteuerten Nutzbremsmoments ist, bereitzustellen. Die Steuerung kann dazu konfiguriert sein, das angesteuerte Nutzbremsmoment als Reaktion darauf, dass ein Batterieladezustand unter einen Schwellenwert fällt und/oder eine Batterieladungs- oder -entladungsgrenze überschritten wird und/oder eine Motordrehzahl- oder -drehmomentgrenze überschritten wird, zu reduzieren. Ferner kann die Steuerung dazu konfiguriert sein, das erforderliche Antiblockierradbremsmoment mit einem Bandsperrfilter zu filtern, um Frequenzkomponenten, die einen Fahrzeugantriebsstrang erregen, zu entfernen. Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung stellen mehrere Vorteile bereit. Zum Beispiel stellen Antiblockierbremssysteme gemäß der vorliegenden Offenbarung Nutzbremsung bei Antiblockierbremsereignissen bereit, wobei kinematische Energie als gespeicherte elektrische Energie zurückgewonnen wird und Verschleiß an den Reibungsbremsen reduziert wird. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen auch einen reduzierten Anhalteweg im Verhältnis zu vorbekannten Verfahren bereit.
Die obigen und andere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen leicht hervor.
1 ist ein Diagramm, das das Verhalten einer Reibungsbremse und einer Nutzbremse bei einem Antiblockierbremsereignis darstellt.
2 stellt ein Fahrzeug mit einem Antiblockierbremssystem gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
3 ist ein Diagramm, das eine Ausführungsform des Betriebs einer Reibungsbremse und einer Nutzbremse während eines Antiblockierbremsereignisses gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
4 stellt eine Ausführungsform eines Steuersystems zur Steuerung eines Reibungsbremsmoments und eines Nutzbremsmoments gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
5 ist ein Diagramm, das eine andere Ausführungsform des Betriebs einer Reibungsbremse und einer Nutzbremse bei einem Antiblockierbremsereignis gemäß der vorliegenden Offenbarung darstellt.
6 stellt eine andere Ausführungsform eines Steuersystems zum Steuern von Reibungsbremsmoment und Nutzbremsmoment gemäß der vorliegenden Offenbarung dar.
7a und 7b stellen Radschlupf bei einem Antiblockierbremsereignis gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar.
Es werden hier Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstäblich; einige Merkmale können übertrieben oder minimiert sein, um Details besonderer Komponenten zu zeigen. Die speziellen strukturellen und funktionalen Details, die hierin offenbart werden, sollen deshalb nicht als einschränkend interpretiert werden, sondern lediglich als eine repräsentative Basis, um einen Fachmann zu lehren, wie die vorliegende Erfindung auf verschiedene Weise einzusetzen ist. Wie für einen Durchschnittsfachmann auf der Hand liegt, können verschiedene Merkmale, die unter Bezugnahme auf eine beliebige der Figuren dargestellt und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden, die in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt sind, um Ausführungsformen zu schaffen, die nicht explizit dargestellt oder beschrieben werden. Die Kombinationen von dargestellten Merkmalen liefern Ausführungsbeispiele für typische Anwendungen. Es können jedoch verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die den Lehren der vorliegenden Offenbarung entsprechen, für bestimmte Anwendungen oder Implementierungen erwünscht sein.
Hybridelektro- oder Elektrofahrzeuge enthalten mindestens einen Fahrmotor zur Bereitstellung von Drehmoment für ein Fahrzeugantriebsrad. Der Fahrmotor kann in verschiedenen Konfigurationen angeordnet sein, wie zum Beispiel Nabenmotoren, die Drehmoment an der Antriebsradnabe bereitstellen, und Achsmotoren, die Drehmoment für Fahrzeugachsen bereitstellen, die dann das Drehmoment auf die Antriebsräder übertragen. Solche Motoren können dazu konfiguriert sein, als Generatoren zu wirken und bei Bremsereignissen in Nutzbremsmoment bereitzustellen. Bei solch einem Bremsereignis wird erforderliches Radbremsmoment zwischen Reibungsbremsen und dem als Generator wirkenden Motor zugeteilt. Die Verteilung von Radbremsmoment zwischen Reibungsbremsmoment und Nutzbremsmoment wird von einer Steuerung in Echtzeit berechnet. Die Steuerung ist dazu konfiguriert, die jeweiligen Drehmomente durch den Bremsprozess zum Erreichen von möglichst viel Rückgewinnung auszugleichen. Ein Teil der kinematischen Energie des Fahrzeugs kann somit als gespeicherte elektrische Energie zurückgewonnen werden.
Auf 1 Bezug nehmend, wird ein Diagramm gezeigt, das das Verhalten einer Reibungsbremse und einer Nutzbremse nach dem Stand der Technik bei einem Antiblockierbremsereignis zeigt. Wie bei 10 gezeigt, wird die Größe eines an die Antriebsräder angelegten Gesamtbremsmoments bei Antiblockierbremsereignissen auf oszillierende Weise variiert. Wie bei 12 dargestellt, reagiert die Raddrehzahl stärker auf das Bremsmoment als die Fahrzeuggeschwindigkeit. Mit Zunahme des Bremsmoments nimmt auch Radschlupf zu. Das Gesamtbremsmoment wird bei Antiblockierbremsung variiert, um die Sollbremskraft- und Radschlupfwerte aufrechtzuerhalten.
Antiblockierbremssteuerungen sind basierend auf das Anlegen von nur Reibungsbremsmoment kalibriert. Das Anlegen von Nutzbremsmoment kann somit das Fahrzeug durch Hinzufügen von zusätzlichem Drehmoment zu der ABS-Pulsation destabilisieren. Folglich wird das Nutzbremsmoment bei Antiblockierbremsereignissen bei den meisten aktuellen Implementierungen von Nutzbremsung auf ungefähr 0 reduziert, wie bei 10 dargestellt. Durch Nutzbremsung wird relativ wenig kinematische Energie zurückgewonnen, wie bei 14 dargestellt. Der Großteil der kinematischen Energie wird stattdessen als Wärme in der Reibungsbremse abgeführt, wie bei 14 dargestellt.
Auf 2 Bezug nehmend, wird eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs 20 mit einem Antiblockierbremssystem gezeigt. Das Fahrzeug 20 enthält eine Antriebsstrangsteuereinheit 22, einen Fahrmotor 24, eine Kraftmaschine 26, eine Batterie 28 und Fahrzeugantriebsräder 30. Der Fahrmotor 24 und die Kraftmaschine 26 stehen beide mit der Antriebsstrangsteuereinheit 22 in Verbindung oder werden von ihr gesteuert und sind dazu konfiguriert, den Antriebsrädern 30 Antriebsmoment zuzuführen. Der Fahrmotor 24 ist mit der Batterie 28 elektrisch verbunden. Die Batterie 28 kann dem Fahrmotor 24 in einem elektrischen Antriebsmodus elektrische Energie zuführen. Der Fahrmotor 24 kann auch den Antriebsrädern 30 Nutzbremsmoment zuführen, um Elektrizität zu erzeugen und die Batterie 28 zu laden. Ferner enthält das Fahrzeug 20 ein Bremspedal 32, eine Bremssteuereinheit 34, die ein ABS-Modul 36 enthält, und eine Reibungsbremse 38. Das Bremspedal 32 leitet Fahrerbremsanforderungen an die Bremssteuereinheit 34 weiter. Die Bremssteuereinheit steuert die Reibungsbremse 38, die dazu konfiguriert ist, den Antriebsrädern 30 Reibungsbremsmoment zuzuführen. Die Bremssteuereinheit 34 steht auch mit der Antriebsstrangsteuereinheit 22 in Verbindung. Die Bremssteuereinheit 34 kann eine Nutzbremsanforderung an die Antriebsstrangsteuereinheit 22 weiterleiten. Als Reaktion auf solch eine Anforderung steuert die Antriebsstrangsteuereinheit 22 den Fahrmotor 24 dahingehend an, den Antriebsrädern 30 Nutzbremsmoment zuzuführen. Kurz gesagt, die Bremssteuereinheit 34 koordiniert das Reibungsbremsmoment und das Nutzbremsmoment, um zum Entsprechen der Fahrerbremsanforderung ein Sollgesamtbremsmoment bereitzustellen. Es sind natürlich auch andere Konfigurationen möglich.
Auf 3 Bezug nehmend, wird ein Steuersystem zum Steuern von Reibungsbremsmoment und Nutzbremsmoment gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Ein ABS-Modul 36' empfängt ein Signal, das ein angefordertes Antiblockierbremsmoment anzeigt. Diese Anforderung kann zum Beispiel von einer Bremssteuereinheit stammen. Ein ABS-System 36' berechnet ein Bremsmoment für ein linkes Fahrzeugvorderrad Tq_fl, ein Bremsmoment für ein rechtes Fahrzeugvorderrad Tq_fr, ein Bremsmoment für ein linkes Fahrzeughinterrad Tq_rl, ein Bremsmoment für ein rechtes Fahrzeughinterrad Tq_rr, einen Radschlupf vorne links S_fl und einen Radschlupf vorne rechts S_fr. Der Mindestwert für Tq_fl und Tq_fr wird bei Operation 40 gewählt und als Steuermoment verwendet. Das Steuermoment wird durch den Tiefpassfilter 42 gefiltert. Das gefilterte Steuermoment kann als eine Niederfrequenzkomponente des erforderlichen Antiblockierbremsmoments verstanden werden. In einer parallelen Operation wird der Höchstwert für S_fl und S_fr bei Operation 44 gewählt und zur Erzeugung eines Verstärkungsparameters K verwendet. Die Verstärkung K variiert invers von 0 bis 1 bezüglich des bei Operation 44 gewählten maximalen Radschlupfs. Bei hohen Radschlupfen wird K auf einen Wert bei oder nahe 0 reduziert, während K bei geringen Radschlupfen auf einen Wert bei oder nahe 1 erhöht wird. Das gefilterte Steuermoment wird durch die Verstärkung K bei Operation 46 skaliert. Folglich wird das Steuermoment bei hohen Radschlupfwerten reduziert, um eine störende Beeinflussung der ABS-Leistung der Reibungsbremse zu vermeiden. Dann geht die Operation zu dem Drehmomentbegrenzer 48 über. Der Drehmomentbegrenzer 48 kann das skalierte Steuermoment reduzieren, wenn Ansteuern des skalierten Steuermoments bewirken würde, dass einer verschiedener überwachter Parameter einen zugehörigen Schwellenwert übersteigt. Die Parameter umfassen den Batterieladezustand SOC, die Batterieentladungsgrenze Emp_dch_lmg, die Batterieladegrenze Emp_chg_lmt, die Motordrehzahl Mot_spd und die Motordrehmomentgrenze Mot_tq_lmg, sind aber nicht darauf beschränkt. Auf diese Weise verhindert die Operation ein Überladen der Batterie, überhöhte Motordrehzahlen und andere unerwünschte Auswirkungen. Der Drehmomentbegrenzer 48 gibt ein Motornutzbremsmoment τ_{brk_regen} aus. Ein Fahrmotor wird dazu angesteuert, Fahrzeugantriebsrädern ein Nutzbremsmoment gleich τ_{brk_regen} zuzuführen. Eine Reibungsbremse vorne links wird dazu angesteuert, ein Reibungsbremsmoment τ_{brk_fl} gleich Tq_fl minus der Hälfte von τ_{brk_regen} bereitzustellen, und eine Reibungsbremse vorne rechts wird dazu angesteuert, ein Reibungsbremsmoment τ_{brk_fr} gleich Tq_fr minus der Hälfte von τ_{brk_regen} bereitzustellen. Da die Niederfrequenzdrehmomentkomponente von den jeweiligen Bremsmomenten subtrahiert worden ist, können die Reibungsbremsen somit als eine Hochfrequenzdrehmomentkomponente des erforderlichen Bremsmoments verstanden werden. Eine Reibungsbremse hinten links wird dazu angesteuert, ein Reibungsbremsmoment τ_{brk_rl} gleich Tq_rl anzulegen, und eine Reibungsbremse hinten rechts wird dazu angesteuert, ein Reibungsbremsmoment τ_{brk_rr} gleich Tq_rr anzulegen.
Auf 4 Bezug nehmend, wird ein Diagramm gezeigt, das einen Reibungsbremsund Nutzbremsbetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Wie bei 50 und 52 dargestellt, entspricht das angelegte Gesamtbremsmoment bezüglich seiner Höhe und Frequenz vorbekannten Verfahren, und somit werden das Fahrzeug und die Räder auf ähnliche Weise verzögert. Im Gegensatz zu vorbekannten Verfahren wird das Nutzbremsmoment während des Bremsereignisses durch den Fahrmotor angelegt. Der Fahrmotor stellt ein Nutzbremsmoment bereit, um einer Niederfrequenzkomponente des erforderlichen Gesamtbremsmoments zu entsprechen, und die Reibungsbremse stellt ein Reibungsbremsmoment bereit, um einer Hochfrequenzkomponente zu entsprechen. Wie bei 54 und 56 dargestellt, wird durch Nutzbremsung im Verhältnis zu vorbekannten Verfahren eine erhöhte Menge an kinematischer Energie zurückgewonnen, und eine reduzierte Menge an kinematischer Energie wird als Wärme abgeführt.
Auf 5 Bezug nehmend, wird eine andere Ausführungsform eines Steuersystems zur Steuerung von Reibungsbremsmoment und Nutzbremsmoment gemäß der vorliegenden Offenbarung dargestellt. Ein ABS-Modul 36'' empfängt ein Signal, das ein angefordertes Antiblockierbremsmoment anzeigt. Das ABS-Modul 36'' ist ein Hochleistungs-ABS-Modul, das dazu ausgeführt ist, Drehmomentschwingungen mit einer erhöhten Frequenz im Vergleich zu herkömmlichen ABS-Modulen anzusteuern. Die Anforderung kann zum Beispiel von einer Bremssteuereinheit kommen. Das ABS-System 36'' berechnet ein Bremsmoment für ein linkes Fahrzeugvorderrad Tq_fl, ein Bremsmoment für ein rechtes Fahrzeugvorderrad Tq_fr, einen Radschlupf vorne links slip S_f und einen Radschlupf vorne rechts S_fr. Der Höchstwert von S_fl und S_fr wird bei Operation 58 bestimmt und bei Operation 60 als Selektor für das zugehörige Bremsmoment (links oder rechts) verwendet. Das gewählte Drehmoment wird als das gesteuerte Drehmoment τ_{brk_ctrl} verwendet, und das andere Drehmoment wird als das ungesteuerte Drehmoment τ_{brk_unctrl} verwendet. τ_{brk_ctrl} wird bei Operation 62 durch einen Bandsperrfilter gefiltert. Der Bandsperrfilter ist dazu konfiguriert, harmonische Frequenzkomponenten, die den Antriebsstrang erregen können, abzuschneiden.
Darüber hinaus führt Operation 62 dem ABS-Modul 36'' ein Rückkopplungssignal zu, das solche Frequenzkomponenten anzeigt. Das ABS-Modul 36'' ist dazu konfiguriert, bei Vorliegen solcher Frequenzkomponenten die Frequenz der Bremsmomentsignale Tq_fl und Tq_fr einzustellen. Darüber hinaus wird τ_{brk_ctrl} bei Operation 64 durch einen Breitband-Tiefpassfilter W-LPF zusätzlich gefiltert. Das gefilterte Steuermoment wird dann zum Erzeugen eines Parameters K_b verwendet. K_b variiert von 0 bis 1 und stellt einen gefilterten Teil des Steuermoments dar, der der Reibungsbremse zugewiesen werden kann, wie unten besprochen. Eine Differenz zwischen τ_{brk_ctrl} und τ_{brk_unctrl} wird auch berechnet und zum Erzeugen eines Parameters K_s verwendet. K_s ist ein Drehmomentarbitrationsparameter, der einen Teil des Radbremsmoments infolge von Drehmomentdifferenzen zwischen den linken und rechten Rädern reserviert, wie unten besprochen. Tfb_min ist eine Konstante, die ein während des Steuerprozesses reserviertes Mindestreibungsbremsmoment darstellt. Tfb_min kann null sein, ist aber vorzugsweise ein geringer Wert, um eine Verzögerung der Inbetriebnahme der hydraulischen Bremse zu vermeiden. Der Höchstwert von K_b, K_s und Tfb_min wird bei Operation 66 gewählt und bei Operation 68 von dem gefilterten Steuermoment subtrahiert. Folglich wird ein Drehmomentteil für die Reibungsbremsen reserviert, um den drei oben besprochenen Anforderungen zu entsprechen. Das resultierende Drehmoment wird durch einen Tiefpassfilter (LPF-low pass filter) 70 gefiltert. Das gefilterte Steuermoment kann als eine Niederfrequenzkomponente des erforderlichen Antiblockierbremsmoments verstanden werden. Ein Antriebsstrangdrehmomentbegrenzer/-verstärker kann als Reaktion darauf, dass ein gemessener Wert einen einem verschiedener überwachter Parameter zugeordneten Schwellenwert übersteigt, ein Drehmomentbegrenzungs- oder -verstärkungssignal erzeugen. Die Parameter umfassen den Batterieladezustand, die Batterieentladungsgrenze Emp_dch_lmg, die Batterieladegrenze Emp_chg_lmt, die Motordrehzahl Mot_spd und die Motordrehmomentgrenze Mot_tq_lmg, sind aber nicht darauf beschränkt. Auf diese Weise erzeugt der Antriebsstrangdrehmomentbegrenzer/verstärker 72 ein Signal, um ein Überladen der Batterie, überhöhte Motordrehzahlen und andere unerwünschte Auswirkungen zu vermeiden. Das Signal von dem Antriebsstrangdrehmomentbegrenzer/-verstärker 72 wird der gefilterten Drehmomentausgabe aus dem LPF 70 hinzugefügt. Dann geht die Operation zu Operation 74 über, wo die Summe von dem resultierenden Drehmoment von Operation 68 subtrahiert wird, um ein Nutzbremsmoment τ_{brk_regen} zu erhalten. Da das vom LPF 70 gefilterte Drehmoment subtrahiert wird, kann τ_{brk_regen} als die Hochfrequenzkomponenten des gesteuerten Bremsmoments enthaltend verstanden werden. Ein Fahrmotor wird dazu angesteuert, den Fahrzeugantriebsrädern ein Nutzmoment gleich τ_{brk_regen} zuzuführen. Eine Reibungsbremse vorne links wird dazu angesteuert, ein Reibungsbremsmoment τ_{brk_fl} gleich Tq_fl minus einer Hälfte von τ_{brk_regen} bereitzustellen, und eine Reibungsbremse vorne rechts wird dazu angesteuert, ein Reibungsbremsmoment τ_{brk_fr} gleich Tq_fr minus einer Hälfte von τ_{brk_regen} bereitzustellen. Da die Niederfrequenzdrehmomentkomponente von jeweiligen Bremsmomenten subtrahiert worden ist, können die Reibungsbremsen somit als eine Hochfrequenzdrehmomentkomponente des erforderlichen Bremsmoments anlegend verstanden werden. Eine Reibungsbremse hinten links wird dazu angesteuert, ein Reibungsbremsmoment τ_{brk_rl} gleich Tq_rl bereitzustellen, und eine Reibungsbremse hinten rechts wird dazu angesteuert, ein Radbremsmoments τ_{brk_rr} gleich Tq_rr bereitzustellen.
Auf 6 Bezug nehmend, wird ein Diagramm gezeigt, das einen Reibungsbremsund Nutzbremsbetrieb gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung darstellt. Wie bei 76 dargestellt, entspricht das angelegte Gesamtbremsmoment bezüglich seiner Größe vorbekannten Verfahren. Im Gegensatz zu vorbekannten Verfahren wird jedoch die Frequenz von Drehmomentschwingungen aufgrund des größeren Bandbreitenvermögens des Elektromotors im Vergleich zu Reibungsbremssteuerungen erhöht. Wie unten besprochen werden wird, gestattet dies eine Steuerung des Radschlupfs innerhalb eines schmaleren Schlupfbereichs bezüglich optimalen Schlupfs. Wie bei 78 dargestellt, schwingt die Raddrehzahl somit mit einer höheren Frequenz und einer geringeren Größe im Vergleich zu vorbekannten Verfahren. Im Gegensatz zu vorbekannten Verfahren wird das Nutzbremsmoment durch den Fahrmotor während des Bremsereignisses angelegt. Der Fahrmotor stellt ein Nutzbremsmoment bereit, um einer Hochfrequenzkomponente des erforderlichen Gesamtbremsmoments zu entsprechen, und die Reibungsbremse stellt ein Reibungsbremsmoment bereit, um einer Niederfrequenzkomponente zu entsprechen. Wenn die Größe des Nutzbremsmoments verringert wird, wie es der Fall sein kann, wenn der Drehmomentbegrenzer-verstärker 72 das Motordrehmoment begrenzt, kann der Motor selbst bei geringen Größen immer noch der Hochfrequenzkomponente des erforderlichen Bremsmoments entsprechen. Wie bei 80 und 82 dargestellt, wird durch Nutzbremsung im Vergleich zu vorbekannten Verfahren eine größere Menge an kinematischer Energie zurückgewonnen, und es wird eine reduzierte Menge an kinematischer Energie als Wärme abgeführt.
Auf die 7a und 7b Bezug nehmend, werden Diagramme gezeigt, die Radschlupf und Reifenbremskraft während eines Antiblockierbremsereignisses darstellen. 7a stellt Radschlupf in Antiblockierbremssystemen unter Verwendung von Reibungsbremsen zur Bereitstellung von Hochfrequenzkomponenten des Antiblockierbremsmoments dar. Punkt 84 zeigt einen Radschlupfwert zur Optimierung des Anhaltewegs des Fahrzeugs. Der Radschlupf kann innerhalb eines Bereichs um den optimalen Radschlupfwert 84 gemäß der Frequenz der Variation des Radbremsmoments variieren. Der Schlupfbereich für solch ein System ist mit dem Bereich für vorbekannte Systeme vergleichbar. 7b stellt Radschlupf in Antiblockierbremssystemen dar, die einen Fahrmotor zur Bereitstellung von Hochfrequenzkomponenten des Antiblockierbremsmoments verwenden. Punkt 84' zeigt den optimalen Radschlupfwert. Der Radschlupf wird innerhalb eines schmaleren Bereichs um Punkt 84' im Vergleich zu in 7a dargestellten Systemen gesteuert, was auf die vergrößerte Brandbreite des Fahrmotors zurückzuführen ist. Das Nutzbremsmoment kann mit einer höheren Rate als das Reibungsbremsmoment variiert werden, und somit kann Radschlupf näher an den optimalen Radschlupfwert 84' gesteuert werden, was zu einem kürzeren Anhalteweg des Fahrzeugs führt.
Die hierin offenbarten Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können für eine Verarbeitungseinrichtung, eine Steuerung oder einen Computer, wozu eine beliebige vorhandene programmierbare elektronische Steuereinheit oder dedizierte elektronische Steuereinheit gehören kann, bereitstellbar sein bzw. durch sie implementiert werden. Ebenso können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen als Daten und Anweisungen, die durch eine Steuerung oder einen Computer ausführbar sind, in vielen Formen gespeichert werden, darunter, aber nicht darauf beschränkt, Informationen, die auf nicht beschreibbaren Speichermedien, wie etwa ROM-Einrichtungen, permanent gespeichert sind, und Informationen, die auf beschreibbaren Speichermedien, wie etwa Disketten, Magnetdatenspeicherbändern, optischen Datenspeicherbändern, CDs, RAM-Einrichtungen und anderen magnetischen und optischen Medien, veränderbar gespeichert sind. Die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen können auch in einem ausführbaren Softwareobjekt implementiert werden. Als Alternative können die Prozesse, Verfahren oder Algorithmen ganz oder teilweise unter Verwendung geeigneter Hardwarekomponenten, wie etwa ASICs (andwendungsspezifischer integrierter Schaltungen), FPGAs (Field-Programmable Gate Arrays), Zustandsautomaten, Steuerungen oder anderen Hardwarekomponenten oder -einrichtungen oder einer Kombination von Hardware-, Software- und Firmwarekomponenten, realisiert werden.
Wie anhand der verschiedenen Ausführungsformen zu sehen, beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Antiblockierbremssystem, das bei Antiblockierbremsereignissen nutzbremsfähig ist, wobei kinematische Energie als gespeicherte elektrische Energie zurückgewonnen wird und Verschleiß an den Reibungsbremsen reduziert wird. Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung stellen auch einen reduzierten Anhalteweg im Vergleich zu vorbekannten Verfahren bereit.
Wie zuvor beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen zur Bildung weiterer Ausführungsformen der Erfindung, die möglicherweise nicht explizit beschrieben oder dargestellt werden, kombiniert werden. Obgleich verschiedene Ausführungsformen als gegenüber anderen Ausführungsformen oder vorbekannten Implementierungen bezüglich eines oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als Vorteile bietend oder bevorzugt beschrieben worden sein könnten, liegt für den Durchschnittsfachmann auf der Hand, dass zwischen einem oder mehreren Merkmalen oder einer oder mehreren Eigenschaften Kompromisse geschlossen werden können, um die gewünschten Gesamtsystemmerkmale zu erreichen, was von der besonderen Anwendung und Implementierung abhängig ist. Diese Merkmale können Kosten, Festigkeit, Langlebigkeit, Lebenszykluskosten, Marktfähigkeit, Erscheinungsbild, Packaging, Größe, Wartungsfreundlichkeit, Gewicht, Herstellbarkeit, Leichtigkeit der Montage usw. umfassen, sind aber nicht darauf beschränkt. Ausführungsformen, die bezüglich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Implementierungen des Stands der Technik beschrieben werden, liegen somit nicht außerhalb des Schutzbereichs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.

Claims

Fahrzeug, umfassend: ein Rad; eine Reibungsbremse, die an das Rad gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Reibungsbremsmoment bereitzustellen; einen Motor, der an das Rad gekoppelt und dazu konfiguriert ist, Nutzbremsmoment bereitzustellen; und mindestens eine Steuerung, die dazu konfiguriert ist, ein angefordertes Antiblockierradbremsmoment in verschiedene Frequenzkomponenten zu filtern und den Motor dazu anzusteuern, ein Nutzbremsmoment bereitzustellen, um einer der Frequenzkomponenten während eines Antiblockierbremsereignisses zu entsprechen.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei eine der Frequenzkomponenten eine Frequenz hat, die geringer ist als andere der Frequenzkomponenten.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, die Größe der einen der Frequenzkomponenten als Reaktion auf eine Radschlupfgröße zu skalieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, das angesteuerte Nutzbremsmoment als Reaktion darauf, dass ein Batterieladezustand unter einen Schwellenwert fällt und/oder eine Batterieladungs- oder -entladungsgrenze überschritten wird und/oder eine Motordrehzahloder -drehmomentgrenze überschritten wird, zu reduzieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die mindestens eine Steuerung ferner dazu konfiguriert ist, die Reibungsbremse dazu anzusteuern, ein Reibungsbremsmoment bereitzustellen, um anderen der Frequenzkomponenten zu entsprechen.