DE102016004804A1

DE102016004804A1 - Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE102016004804A1
Application number: DE102016004804.2A
Authority: DE
Inventors: Kilian Förster; Stefan JILG
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-04-21
Filing date: 2016-04-21
Publication date: 2017-10-26
Anticipated expiration: 2036-04-22
Also published as: DE102016004804B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs, das lediglich mit mindestens einer Elektromaschine angetrieben wird, wobei elektrische Energie zum Versorgen der mindestens einen Elektromaschine in mindestens einem elektrischen Energiespeicher gespeichert wird, wobei das Kraftfahrzeug mindestens eine hydraulische Bremse aufweist, wobei für den Fall, dass für das Kraftfahrzeug eine Fahrt bergab und/oder eine Betätigung der mindestens einen hydraulischen Bremse während einer Dauer einer definierbaren Zeitspanne erkannt wird, mindestens eine Maßnahme unter mehreren Maßnahmen ergriffen wird, wobei bei einer ersten Maßnahme die mindestens eine hydraulische Bremse gekühlt wird und wobei bei einer zweiten Maßnahme eine Rekuperation durchgeführt wird, wobei mechanische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt sowie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher gespeichert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs und ein System zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs.
Bei einer langen Fahrt eines Kraftfahrzeugs in einem Gebirge kann es vorkommen, dass eine hydraulische Bremse des Kraftfahrzeugs aufgrund einer häufigen Betätigung über einen längeren Zeitraum stark erhitzt wird und hohen Temperaturen ausgesetzt ist. Hierbei wird neben einer Scheibe und einem Belag der Bremse aufgrund der erhöhten Temperatur auch eine Bremsflüssigkeit erheblich erhitzt. Falls die Temperatur der Bremsflüssigkeit ihren Siedepunkt übersteigt, besteht die Gefahr, dass die Bremsflüssigkeit beim Lösen der Bremse schlagartig in einen gasförmigen Zustand übergeht. Bei einer erneuten Betätigung der Bremse wird die nunmehr gasförmige Bremsflüssigkeit komprimiert, ohne dass hierbei für die Bremse ein hinreichender Druck und somit auch ein hinreichendes Bremsmoment aufgebaut werden kann. Daraus resultiert, dass eine Fahrt des Kraftfahrzeugs nicht verzögert wird. Eine derartige Erhöhung der Temperatur der Bremsflüssigkeit tritt unter anderem bei Bremsen auf, deren Bremsflüssigkeit nur unregelmäßig getauscht wird. Falls der Fahrer des Kraftfahrzeugs während der Fahrt bei stark erhitzter Bremsflüssigkeit bremsen muss, wird dieser durch einen Totalausfall der Bremse oder ggf. durch ein Nachlassen einer Wirkung der Bremse überrascht, wodurch die Wirkung der Bremse verzögert wird oder die Bremse ggf. sogar ausfällt, was letztendlich zu einem schweren Unfall führen kann.
Aus der Druckschrift DE 10 2010 020 495 B4 ist bekannt, einen Fahrer eines Kraftfahrzeugs dazu aufzufordern, zum Entlasten einer Bremse eine geeignete Fahrstufe oder einen geeigneten Gang einzulegen.
Eine Bremstemperaturerfassungsvorrichtung ist in der Druckschrift DE 10 2014 214 445 A1 beschrieben. Dabei ist mit der Bremstemperaturerfassungsvorrichtung eine Temperatur einer Bremse zu erfassen. Weiterhin ist eine elektrische Feststellbremse in Übereinstimmung mit der Temperatur der Bremse zu betreiben.
Ein Verfahren zur Überwachung und Steuerung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs ist aus der Druckschrift DE 103 16 090 A1 bekannt. Hierbei wird eine Verzögerung wenigstens einer Radbremse in Abhängigkeit von einer erfassten Bremsgröße und einer Fahrsituation modifiziert.
Aus der Druckschrift DE 196 37 297 A1 ist bekannt, eine Fahrgeschwindigkeit eines Straßenfahrzeugs während einer Gefällefahrt durch einen aktiven, elektronisch gesteuerten Bremseingriff auf eine vorgegebene Sollgeschwindigkeit zu regeln.
Vor diesem Hintergrund werden ein Verfahren und ein System mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgestellt. Ausgestaltungen des Verfahrens und des Systems gehen aus den abhängigen Patentansprüchen und der Beschreibung hervor.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs vorgesehen, das lediglich mit mindestens einer Elektromaschine bzw. mit mindestens einer elektrischen Maschine angetrieben wird, wobei elektrische Energie zum Versorgen der elektrischen Maschine in mindestens einem elektrischen Energiespeicher gespeichert wird.
Falls das Kraftfahrzeug bergab fährt und/oder eine in absehbarer Zeit einen Bremsvorgang erforderlich machende Situation des Kraftfahrzeugs erkannt wird und/oder die mindestens eine hydraulische Bremse während mindestens eines definierbaren Zeitintervalls benötigt wird, wird mindestens eine Maßnahme unter mehreren Maßnahmen ergriffen, wobei als erste Maßnahme die mindestens eine hydraulische Bremse gekühlt wird, wobei als zweite Maßnahme eine Rekuperation durchgeführt wird, wobei mechanische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt sowie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher gespeichert wird.
Bei dem Verfahren wird in möglicher Ausgestaltung überprüft, ob sich ein Höhenniveau des Kraftfahrzeugs über dem Meeresspiegel ändert, wobei mindestens eine der genannten Maßnahmen für den Fall ergriffen wird, wenn das Kraftfahrzeug zunächst über eine Strecke, die länger als ein hierfür vorgesehener streckenspezifischer Schwellwert ist, bergauf fährt und demnach nach einer längeren Steigung eine Abfahrt zu erwarten ist, bei der die mindestens eine Bremse verstärkt zu betätigen ist. Hierbei handelt es sich um eine Möglichkeit, für das Kraftfahrzeugs eine Fahrt bergab zu erkennen. Die Fahrt bergab ist aufgrund einer Neigung des Kraftfahrzeugs sensorisch zu erkennen, wenn bereits über einen Zeitraum einiger, maximal 10 Sekunden, eine Neigung bzw. ein Neigungswinkel des Kraftfahrzeugs von weniger Grad, bspw. 3° erkannt wird.
Üblicherweise wird eine Temperatur einer Bremsflüssigkeit und/oder Bremsscheibe mindestens einer hydraulischen Bremse des Kraftfahrzeugs indirekt oder ggf. direkt ermittelt und mit mindestens einem temperaturspezifischen Schwellwert verglichen. Außerdem wird ein gesamter Vorrat an elektrischer Energie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher mit mindestens einem energiespezifischen Schwellwert verglichen. Bei dem Verfahren wird die mindestens eine Maßnahme unter mehreren Maßnahmen ergriffen, wenn ein für die jeweilige Maßnahme vorgesehener temperaturspezifischer Schwellwert und ein für die jeweilige Maßnahme vorgesehener energiespezifischer Schwellwert überschritten werden.
Als erste Maßnahme, die als die mindestens eine Maßnahme durchführbar ist, wird die mindestens eine hydraulische Bremse gekühlt, wenn ein erster temperaturspezifischer Schwellwert mindestens einer Komponente der hydraulischen Bremse und ein erster energiespezifischer Schwellwert überschritten werden, d. h. wenn bspw. die Temperatur der Bremsscheibe oder eventuell der Bremsflüssigkeit als die mindestens eine Komponente der hydraulischen Bremse größer als der für die erste Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist und wenn der Vorrat an Energie größer als der für die erste Maßnahme vorgesehene energiespezifische Schwellwert ist. Alternativ oder ergänzend ist möglich, die erste Maßnahme durchzuführen, wenn für das Kraftfahrzeug die Fahrt bergab erkannt wird, ggf. unabhängig von den Schwellwerten und bevor diese überschritten werden. Dabei wird in der Regel eine Bremsscheibe direkt gekühlt, wodurch die Bremsflüssigkeit indirekt gekühlt wird.
Mit der Rekuperation als zweiter Maßnahme wird die mindestens eine Elektromaschine als Generator statt als Motor betrieben, wobei das Kraftfahrzeug durch Umwandlung mechanischer Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie zu bremsen ist.
Als weitere mögliche Maßnahme, die als die mindestens eine Maßnahme durchführbar ist, wird mindestens eine elektromechanische Bremse (EPB), bspw. eine Feststellbremse, des Kraftfahrzeugs aktiviert, wenn ein zweiter temperaturspezifischer Schwellwert und ein zweiter energiespezifischer Schwellwert überschritten werden, d. h. wenn die Temperatur der Bremsscheibe und/oder Bremsflüssigkeit größer als der für die weitere Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist und wenn der Vorrat an Energie größer als der für die weitere Maßnahme vorgesehene energiespezifische Schwellwert ist. In der Regel ist diese weitere Maßnahme bereits dann durchzuführen, wenn für das Kraftfahrzeug eine Fahrt bergab erkannt und/oder die Bremse während des definierbaren Zeitintervalls mindestens einmal, ggf. dauerhaft betätigt wird. Dies ist unabhängig von den Schwellwerten und davon, wann diese überschritten werden, möglich.
Alternativ oder ergänzend wird als dritte Maßnahme, die als die mindestens eine Maßnahme durchführbar ist, ein Fahrer des Kraftfahrzeugs durch mindestens ein akustisches und/oder optisches Warnsignal bspw. über einen Zustand der mindestens einen hydraulischen Bremse in Kombination mit einem Zustand des mindestens einen elektrischen Energiespeichers gewarnt, wenn ein dritter temperaturspezifischer Schwellwert und ein dritter energiespezifischer Schwellwert überschritten werden, d. h. wenn die Temperatur der Bremsscheibe oder Bremsflüssigkeit größer als der für die dritte Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist und wenn der Vorrat an Energie größer als der für die dritte Maßnahme vorgesehene energiespezifische Schwellwert ist.
Außerdem ist es möglich, dass die Rekuperation als zweite Maßnahme durchgeführt wird, wenn ein hierfür vorgesehener temperaturspezifischer Schwellwert überschritten und ein hierfür vorgesehener energiespezifischer Schwellwert unterschritten wird, d. h. wenn der Vorrat an Energie, bspw. nach einer Entladung des mindestens einen Energiespeichers, geringer als der hierfür vorgesehene energiespezifische Schwellwert ist und mechanische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umwandelbar und in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher speicherbar ist.
In möglicher Ausgestaltung sind das Kühlen der mindestens einen hydraulischen Bremse sowie die Rekuperation als zu ergreifende Maßnahmen unabhängig von zu betrachtenden Schwellwerten allein aufgrund einer erkannten Fahrt des Kraftfahrzeugs bergab so früh wie möglich durchzuführen, damit sie so lange wie möglich wirken und die mindestens eine hydraulische Bremse entlasten. Entscheidend für ein Auslösen dieser Maßnahmen ist in Ausgestaltung bereits die Fahrt bergab, die in der Regel lange vor einer Erwärmung der Bremsscheibe oder der Bremsflüssigkeit der mindestens einen hydraulischen Bremse über einen jeweils vorgesehenen temperaturspezifischen Schwellwert erkannt wird, wobei derartige Schwellwerte definierbar sind. Das Kühlen der mindestens einen hydraulischen Bremse ist bei erkannter Fahrt bergab auch dann möglich, wenn die mindestens eine hydraulische Bremse innerhalb der definierbaren Zeitspanne bzw. eines definierbaren Zeitintervalls mehrfach und/oder über ein definierbares Zeitintervall dauerhaft betätigt wird. Üblicherweise ist durch mehrfaches Betätigen der mindestens einen hydraulischen Bremse ebenfalls eine Fahrt bergab zu erkennen.
Falls mehrere Maßnahmen durchgeführt werden, ist es möglich, diese nacheinander oder gleichzeitig zu ergreifen sowie durchzuführen. Die mindestens eine Maßnahme wird dann durchgeführt, wenn eine Fahrt des Kraftfahrzeugs bergab erkannt wird und/oder wenn die mindestens eine hydraulische Bremse über eine längere Zeitspanne bzw. ein längeres Zeitintervall betätigt wird.
In Ausgestaltung wird ein zeitabhängiger Verlauf einer Temperatur mindestens einer weiteren Komponente, bspw. einer Bremsscheibe, der mindestens einen hydraulischen Bremse des Kraftfahrzeugs ermittelt und daraus über ein Modell die Temperatur der Bremsscheibe oder Bremsflüssigkeit ermittelt. Dabei wird die Temperatur der mindestens einen weiteren Komponente mit mindestens einem für eine jeweilige Maßnahme vorgesehenen temperaturspezifischen Schwellwert verglichen und überprüft, ob die Temperatur der mindestens einen weiteren Komponente für ein für eine jeweilige Maßnahme vorgesehenes, definierbares Zeitintervall größer als mindestens der für die jeweilige Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist.
In der Regel wird der zeitabhängige Verlauf der Temperatur der mindestens einen weiteren Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse des Kraftfahrzeugs ermittelt und mit mindestens einem temperaturspezifischen Schwellwert verglichen, wobei überprüft wird, ob die Temperatur für eine definierbare Zeitspanne bzw. ein definierbares Zeitintervall, während der bzw. dem oft und lange gebremst wird, größer als der mindestens eine für die jeweilige Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist. Bei dem Verfahren wird mindestens eine Maßnahme unter mehreren Maßnahmen ergriffen, wenn die Temperatur der mindestens einen weiteren Komponente einen für die jeweilige Maßnahme vorgesehenen temperaturspezifischen Schwellwert für das definierbare Zeitintervall überschreitet, und wenn der gesamte Vorrat an Energie einen für die jeweilige Maßnahme vorgesehenen energiespezifischen Schwellwert überschreitet. Dabei wird die erste Maßnahme durchgeführt, wenn ein erstes definierbares Zeitintervall und ein erster energiespezifischer Schwellwert überschritten werden. Die zweite Maßnahme wird durchgeführt, wenn während eines definierbaren Zeitintervalls ein zweiter energiespezifischer Schwellwert überschritten wird. Alternativ oder ergänzend wird die dritte Maßnahme durchgeführt, wenn ein drittes definierbares Zeitintervall und ein dritter energiespezifischer Schwellwert überschritten werden. Üblicherweise sind für jede mögliche Maßnahme ein Zeitintervall sowie ein energiespezifischer Schwellwert definierbar, wobei eine jeweilige Maßnahme unter Berücksichtigung des Zeitintervalls und Schwellwerts durchzuführen ist.
In möglicher Ausgestaltung wird als Betriebsparameter eine Kraft, die auf eine Bremsscheibe als die mindestens eine weitere Komponente der mindestens einen Bremse wirkt, ermittelt und über ein Modell aus der Kraft die Temperatur der mindestens einen Bremsscheibe ermittelt.
Üblicherweise wird die Temperatur der Bremsscheibe oder Bremsflüssigkeit bzw. deren Verlauf indirekt ermittelt. Hierzu wird der Betriebsparameter der mindestens einen weiteren Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse gemessen und/oder erfasst und daraus die Temperatur über ein Modell abgeleitet. So ist es möglich, bspw. eine Temperatur der Bremsscheibe zu messen und daraus die Temperatur der Bremsflüssigkeit zu ermitteln. Dabei wird überprüft, ob die Temperatur der Bremsscheibe größer als der für eine jeweilige Maßnahme vorgesehene Schwellwert ist. Sobald dies der Fall ist, wird ermittelt, bspw. gemessen, wie lange, also für welches Zeitintervall, die Temperatur der Bremsscheibe größer als der temperaturspezifische Schwellwert ist. Dies hängt davon ab, wie lange ein Zeitintervall andauert, an dem eine Bremsscheibe an einem Bremsbelag der mindestens einen hydraulischen Bremse anliegt. Ist die Temperatur mindestens für das jeweils definierbare Zeitintervall größer als der temperaturspezifische Schwellwert, wird gefolgert und festgestellt, dass die Temperatur der Bremsflüssigkeit größer als der für die jeweilige Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist.
Die mindestens eine elektromechanische Bremse wird nur dann automatisch aktiviert, bspw. zumindest vorgespannt, wenn durch die mindestens eine hydraulische Bremse aufgrund einer erhöhten Temperatur kein ausreichender Bremsdruck aufgebaut werden kann. Eine Aktivierung der mindestens einen elektromechanischen Bremse ist bspw. durch Betätigung eines Schalters, bspw. eines Bremspedals oder Notbremstasters, durch den Fahrer, oder durch eine von dem System hervorgerufene Bremsung, bspw. durch einen Abstandsregeltempomat (ACC) oder eine Kollisionsvermeidungsfunktion, auszulösen. Die mindestens eine hydraulische Bremse wird im Rahmen des Verfahrens durch die mindestens eine elektromechanische Bremse ergänzt oder ersetzt.
Im Rahmen des Verfahrens wird als erste mögliche Maßnahme zum Kühlen der Bremsflüssigkeit mindestens eine Öffnung bspw. eines Kühlluftkanals der mindestens einen hydraulischen Bremse des Kraftfahrzeugs geöffnet, wobei Luft durch die mindestens eine Öffnung eintritt. Dies umfasst auch die Maßnahme, dass mehrere Öffnungen, die Lamellen einer Jalousie des Kühlluftkanals bilden, geöffnet werden.
Der Fahrer wird bei Durchführung der dritten möglichen Maßnahme durch das mindestens eine akustische und/oder visuelle Warnsignal dazu aufgefordert, die Fahrt zu unterbrechen, falls die Temperatur der Bremsflüssigkeit trotz der mindestens einen ersten und/oder zweiten ergriffenen Maßnahme größer als der hierfür vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist. Zudem wird dem Fahrer in möglicher Ausgestaltung empfohlen, die Fahrt dann wieder fortzusetzen, wenn die Temperatur der Bremsflüssigkeit höchstens so groß wie der hierfür vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist.
Das mindestens eine Warnsignal als dritte Maßnahme ist auch insbesondere in Abhängigkeit von einer Durchführbarkeit der beiden ersten Maßnahmen zu ergreifen, wenn bspw. eine Unterstützung der mindestens einen Bremse ausbleibt und/oder wenn die erste und/oder zweite Maßnahme für eine bestimmte Zeit nicht ausgeführt werden kann bzw. können.
In Ausgestaltung wird der mindestens eine energiespezifische Schwellwert für den Vorrat an gespeicherter elektrischer Energie in dem mindestens einen Energiespeicher abhängig von einer Energiebilanz des Kraftfahrzeugs eingestellt.
Dies bedeutet, dass der mindestens eine energiespezifische Schwellwert für den Vorrat an gespeicherter elektrischer Energie abhängig von einer Rekuperationsleistung mindestens eines elektrischen Verbrauchers, bspw. der mindestens einen elektrischen Maschine und/oder eines anderen elektrischen Verbrauchers, eingestellt wird. Dabei ist vorgesehen, dass über die Rekuperationsleistung eine Zunahme an elektrischer Energie ermittelt wird, die in dem mindestens einen Energiespeicher zu speichern ist. Falls es nicht möglich sein sollte, Energie aus der Rekuperation in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher zu speichern, werden Verbraucher angeschaltet, die die dann nicht mehr speicherbare Energie verbrennen. Der mindestens eine elektrische Energiespeicher dient dann als Puffer, wenn die umgewandelte Menge an Energie nicht exakt der Energie aus der Rekuperation entspricht.
Falls zur Entlastung der mindestens einen Bremse eine bestimmte Menge Energie erforderlich ist, aber der mindestens eine elektrische Energiespeicher voll ist, wird zur ”Vernichtung” überschüssiger Energie der mindestens eine Verbraucher angeschaltet, wodurch der mindestens eine Energiespeicher entladen wird. Somit ist es wieder möglich, bei der Rekuperation erzeugte Energie zu speichern.
Als weitere optionale Maßnahme wird eine Klimaanlage als weiterer elektrischer Verbraucher des Kraftfahrzeugs automatisch aktiviert und/oder eine Leistung der Klimaanlage erhöht, wenn der gesamte Vorrat an Energie einen hierfür vorgesehenen energiespezifischen Schwellwert überschreitet. Dabei ist u. a. möglich, mit der Klimaanlage einen Innenraum des Kraftfahrzeugs zu erwärmen bzw. zu erhitzen und/oder zu kühlen, wobei eine Temperatur des Innenraums weitgehend konstant bleibt, wenn er durch die Klimaanlage gleichzeitig erwärmt und gekühlt wird. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, durch weitere elektrische Verbraucher den Vorrat an elektrischer Energie in dem mindestens einen Energiespeicher zu reduzieren. Alternativ ist es auch möglich, den Fahrer durch mindestens ein Warnsignal darauf hinzuweisen, mindestens einen elektrischen Verbraucher manuell zu aktivieren. Es ist auch möglich, im Rahmen dieser Maßnahme, die auch als ergänzende Maßnahme zu der zweiten Maßnahme durchführbar ist, den mindestens einen Energiespeicher durch einen elektrischen Verbraucher zu kühlen und/oder zu erwärmen. Einige der genannten Schwellwerte können gleich oder unterschiedlich groß sein. Diese Maßnahme dient dazu, die Rekuperation sicherzustellen sowie die Bremsen zu entlasten.
Auf Basis der Temperatur der Bremsscheibe oder Bremsflüssigkeit und/oder auf Basis einer erkannten Fahrt bergab wird die Rekuperation zur Entlastung angefordert. Wenn der mindestens eine Energiespeicher voll ist, lässt sich dies nur sicherstellen, wenn Nebenverbraucher, wie z. B. die Klimaanlage, überflüssige Energie verbrennen.
Folglich ist für jede durchführbare Maßnahme jeweils ein. temperaturspezifischer Schwellwert für die Temperatur der Bremsscheibe oder Bremsflüssigkeit und ein energiespezifischer Schwellwert für den Vorrat an Energie in dem mindestens einen Energiespeicher vorgesehen, wobei der temperaturspezifische Schwellwert bspw. von dem zeitlichen Verlauf der Temperatur der mindestens einen weiteren Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse abhängig ist. Jeweils zwei temperaturspezifische oder energiespezifische Schwellwerte für zwei Maßnahmen sind in einer Ausgestaltung identisch, in einer anderen Ausgestaltung unterscheiden sie sich voneinander.
Das erfindungsgemäße System ist zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs ausgebildet, wobei das Kraftfahrzeug lediglich mit mindestens einer Elektromaschine bzw. mit mindestens einer elektrischen Maschine angetrieben wird, wobei elektrische Energie zum Versorgen der elektrischen Maschine in mindestens einem elektrischen Energiespeicher zu speichern ist. Das System weist mindestens einen Sensor und mindestens ein Kontrollgerät auf. Dabei ist der mindestens eine Sensor dazu ausgebildet, eine Fahrt bergab zu erkennen sowie eine Funktion der mindestens einen Bremse zu überwachen. Falls der mindestens eine Sensor für das Kraftfahrzeug eine Fahrt bergab und/oder eine Betätigung der mindestens einen Bremse während wenigstens eines vorgegebenen Zeitintervalls erkennt, ist von dem Kontrollgerät eine Durchführung mindestens einer Maßnahme unter mehreren Maßnahmen zu veranlassen. Als erste Maßnahme ist die mindestens eine hydraulische Bremse zu kühlen. Als zweite Maßnahme ist eine Rekuperation durchzuführen, wobei mit der mindestens einen Elektromaschine mechanische Energie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln sowie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher zu speichern ist.
Es sind unterschiedliche Möglichkeiten denkbar, durch die von dem mindestens einen Sensor die Fahrt bergab zu erkennen ist. Hierzu ist durch den mindestens einen Sensor eine vertikale und/oder horizontale Ausrichtung des Kraftfahrzeugs, bspw. ein Neigungswinkel oder Nickwinkel des Kraftfahrzeugs, und/oder eventuell eine aktuelle Höhe des Kraftfahrzeugs relativ zum Meeresspiegel zu ermitteln. Sobald der Neigungswinkel zumindest für eine definierte Zeitspanne einen minimalen Wert aufweist, wird die Fahrt bergab erkannt.
Mit mindestens einem ersten Sensor ist eine Temperatur einer Bremsscheibe oder Bremsflüssigkeit mindestens einer hydraulischen Bremse des Kraftfahrzeugs direkt oder indirekt zu ermitteln sowie von dem Kontrollgerät mit mindestens einem temperaturspezifischen Schwellwert zu vergleichen. Mit mindestens einem zweiten Sensor ist ein gesamter Vorrat an elektrischer Energie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher direkt oder indirekt zu ermitteln, der von dem Kontrollgerät mit mindestens einem energiespezifischen Schwellwert zu vergleichen ist. Von dem Kontrollgerät ist mindestens eine Maßnahme unter mehreren Maßnahmen zu veranlassen, wenn ergänzend ein für die jeweilige Maßnahme vorgesehener temperaturspezifischer Schwellwert und ein für die jeweilige Maßnahme vorgesehener energiespezifischer Schwellwert überschritten sind. Als erste Maßnahme ist die mindestens eine hydraulische Bremse automatisch zu kühlen, wenn ein erster temperaturspezifischer Schwellwert und ein erster energiespezifischer Schwellwert, die für die erste Maßnahme vorgesehen sind, überschritten sind. Als zweite Maßnahme ist mit der mindestens einen Elektromaschine die Rekuperation durchzuführen, sofern die Fahrt bergab erkannt ist. Als weitere Maßnahme ist mindestens eine elektromechanische Bremse des Kraftfahrzeugs zu aktivieren, wenn ein zweiter temperaturspezifischer Schwellwert und ein zweiter energiespezifischer Schwellwert, die für die zweite Maßnahme und somit die Rekuperation vorgesehen sind, überschritten sind. Als dritte Maßnahme ist ein Fahrer des Kraftfahrzeugs durch mindestens ein Warnsignal zu warnen, wenn ein dritter temperaturspezifischer Schwellwert und ein dritter energiespezifischer Schwellwert, die für die dritte Maßnahme vorgesehen sind, überschritten sind.
Falls die Temperatur der Bremsflüssigkeit indirekt ermittelt wird, ist sie bspw. über ein Modell abzuschätzen. Dabei hängt die Temperatur der Bremsflüssigkeit gemäß dem Modell von einem Betriebsparameter, bspw. einer Temperatur, mindestens einer Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse ab. Die Temperatur der Bremsflüssigkeit hängt u. a. von einer Temperatur der Bremsscheibe, einer Dauer einer Bremsung und/oder von einer Kühlung bzw. reduzierten Aufheizung der Bremse ab, wenn diese nicht betätigt wird.
Der mindestens eine Betriebsparameter der mindestens einen Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse des Kraftfahrzeugs ist zu erfassen und daraus von dem mindestens einen Kontrollgerät ein zeitabhängiger Verlauf einer Temperatur der mindestens einen Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse des Kraftfahrzeugs zu ermitteln, bspw. abzuschätzen sowie mit mindestens einem temperaturspezifischen Schwellwert zu vergleichen und zu überprüfen, ob die Temperatur für ein definierbares Zeitintervall größer als der mindestens eine temperaturspezifische Schwellwert ist. Mit dem mindestens einen zweiten Sensor ist mindestens ein Betriebsparameter mindestens eines elektrischen Energiespeichers zu erfassen. Von dem mindestens einen Kontrollgerät ist daraus ein gesamter Vorrat an elektrischer Energie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher zu ermitteln und mit mindestens einem energiespezifischen Schwellwert zu vergleichen. Aus dem mindestens einen Betriebsparameter des mindestens einen elektrischen Energiespeichers ist der Vorrat an Energie bspw. über ein Modell zu ermitteln.
Der mindestens eine erste Sensor ist dazu ausgebildet, als den mindestens einen Betriebsparameter die Temperatur der mindestens einen Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse direkt zu messen.
Das Kontrollgerät ist dazu ausgebildet, aus dem mindestens einen Betriebsparameter der mindestens einen Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse über ein Modell, das in dem Kontrollgerät gespeichert ist, die Temperatur der Bremsscheibe oder Bremsflüssigkeit zu ermitteln.
Alternativ ist der mindestens eine erste Sensor dazu ausgebildet, als den mindestens einen Betriebsparameter einen mechanischen Druck, der auf eine Bremsscheibe als mindestens eine Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse wirkt, zu messen, wobei das Kontrollgerät dazu ausgebildet ist, daraus über ein Modell die Temperatur der Bremsflüssigkeit zu ermitteln. Hierzu wird eine auf die Bremsscheibe wirkende Kraft und/oder deren Geschwindigkeit ermittelt. Aus dem Druck ist eine Reiblast der Bremse und somit ein Energieeintrag in die Bremsflüssigkeit zu ermitteln.
Der mindestens eine erste Sensor ist in Ausgestaltung als Thermometer dazu ausgebildet, die Temperatur der Bremsflüssigkeit direkt zu messen und somit zu ermitteln.
Alternativ hierzu ist der mindestens eine erste Sensor dazu ausgebildet, einen Druck auf die Bremsscheibe zu messen. Zudem ist über ein Modell, das in dem Kontrollgerät gespeichert ist und einen zeitabhängigen Verlauf der Temperatur der Bremsflüssigkeit beschreibt, die Temperatur der Bremsflüssigkeit zu ermitteln.
Bei Durchführung des vorgestellten Verfahrens ist es unter anderem möglich, den Fahrer des Kraftfahrzeugs während einer Fahrt bergab vor einem eventuellen kritischen Zustand der mindestens einen hydraulischen Bremse mit dem mindestens einen akustischen und/oder optischen Warnsignal zu warnen.
Das vorgestellte Verfahren ist für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das lediglich durch die mindestens eine elektrische Maschine bzw. Elektromaschine anzutreiben ist. Dabei ist diese mindestens eine Elektromaschine in Ausgestaltung als Motor oder als Generator zu betreiben. Bei einem Betrieb als Motor wird von der mindestens einen Elektromaschine elektrische Energie aus dem mindestens einen Energiespeicher in mechanische Energie umgewandelt, mit der das Kraftfahrzeug anzutreiben ist. Bei einem Betrieb als Generator wird von der mindestens einen Elektromaschine die Rekuperation durchgeführt. Hierbei wird mechanische Energie in elektrische Energie umgewandelt und in dem mindestens einen Energiespeicher gespeichert.
Allerdings weist dieses Kraftfahrzeug, das auch als Elektrofahrzeug zu bezeichnen ist, keinen Verbrennungsmotor auf, durch den eine Motorbremswirkung erzielt werden könnte. Die mindestens eine hydraulische Bremse des Kraftfahrzeugs wird bei Durchführung des Verfahrens mit dem vorgestellten System jedoch entlastet.
Bei einem Betrieb des Kraftfahrzeugs wird die mindestens eine Bremse durch Nutzung der Rekuperation entlastet, wodurch trotz der fehlenden Motorbremse eine Auslegung der mindestens einen hydraulischen Bremse des Kraftfahrzeugs beizubehalten ist. Mit dem Verfahren wird berücksichtigt, dass die üblicherweise vorgesehene Rekuperation nicht mit ausreichender Sicherheit zur Verfügung steht, was bspw. dann der Fall ist, wenn der Vorrat an elektrischer Energie in dem mindestens einen Energiespeicher, der als Batterie und/oder Akkumulator ausgebildet ist, größer als ein jeweils vorgesehener energiespezifischer Schwellwert ist, was in Ausgestaltung bedeutet, dass dieser vollständig mit elektrischer Energie geladen ist.
Weiterhin wird das Verfahren unter Berücksichtigung einer möglichen und tatsächlichen Bremswirkung aufgrund der Rekuperation durchgeführt. Weiterhin ist vorgesehen, durch Ermitteln einer Änderung eines Aufenthaltsorts eines Kraftfahrzeugs bezogen auf ein Höhenniveau zu dem Meeresspiegel die Fahrt bergab zu erkennen.
Durch Bereitstellung des mindestens einen Warnsignals als dritte Maßnahme wird dem Fahrer zudem eine Handlungsempfehlung vorgeschlagen.
In einem Fehlerfall wird die mindestens eine hydraulische Bremse durch die mindestens eine elektromechanische Bremse (elektric power brake, EPB) unterstützt, wobei durch diese elektromechanische Bremse ggf. eine Notbremsung durchführbar ist.
Durch Öffnen oder Schließen mindestens einer Öffnung in dem steuerbaren Kühlluftkanal als erste Maßnahme ist einer Überlastung der mindestens einen Bremse entgegenzuwirken. Dabei weist eine Öffnung eine Klappe auf. Mehrere Öffnungen mit Klappen bilden ein Lamellenpaket wie bei einer Jalousie. Die mindestens eine Öffnung ist bspw. in dem Kühlluftkanal der mindestens einen hydraulischen Bremse angeordnet. Hierbei wird eine derartige Kühlung der Bremsflüssigkeit noch vor der Bereitstellung des mindestens einen Warnsignals durchgeführt. In diesem Fall ist der für die erste Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert geringer als der für die dritte Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert. Weiterhin ist es möglich, dass der für die zweite Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert größer als der für die erste Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert und kleiner als der für die dritte Maßnahme vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist. Es ist auch denkbar, dass eine Reihenfolge zur Durchführung der Maßnahmen beliebig ist. Ergänzend ist es auch möglich, eine Bremsleistung in einen vorderen und einen hinteren Bremskreis zu unterteilen und entsprechend aufzuteilen.
Mit dem Verfahren ist es unter anderem möglich, den Fahrer zuverlässig und rechtzeitig vor einer eventuell unzureichenden Wirkung der mindestens einen Bremse zu warnen und zur Beibehaltung einer Sicherheit des Kraftfahrzeugs mindestens eine erforderliche Maßnahme automatisch zu ergreifen. Falls hierbei die Fahrt des Kraftfahrzeugs unterbrochen wird, kann die Fahrt wieder aufgenommen werden, falls die Temperatur der Bremsflüssigkeit nach deren Abkühlung geringer als der hierfür vorgesehene Schwellwert ist. Hierzu wird die Temperatur in Ausgestaltung indirekt ermittelt. Dabei wird die Temperatur der mindestens einen weiteren Komponente, bspw. der Bremsscheibe, gemessen, mit dem hierfür vorgesehenen temperaturspezifischen Schwellwert verglichen und überprüft, wie lange die Temperatur größer als dieser Schwellwert ist. Zudem wird noch unterschieden, ob währenddessen gebremst wird und ob Bremsbeläge an der Bremsscheibe anliegen, wobei die Bremsflüssigkeit erhitzt wird.
Weiterhin werden durch Einsatz eines Algorithmus bzw. einer Logik im Rahmen des Verfahrens elektrische Verbraucher zum Ermöglichen und/oder Sicherstellen der Rekuperation ausgewählt. Außerdem kann vermieden werden, dass die mindestens eine hydraulische Bremse zu groß auszubilden ist. Durch mindestens eine weitere Maßnahme ist es möglich, einen Zeitpunkt einer Bereitstellung des mindestens einen Warnsignals zu verzögern und ggf. komplett zu vermeiden, wodurch der Fahrer bei der Fahrt weniger gestört wird. Dennoch ist eine Funktionssicherheit des Kraftfahrzeugs gewährleistet.
Im Rahmen des Verfahrens wird unter anderem ein Modell der Temperatur der Bremsscheibe oder der Bremsflüssigkeit verwendet, das mindestens eine Kennlinie zum Beschreiben der Temperatur umfasst, die von dem mindestens einen Betriebsparameter der mindestens einen Komponente der hydraulischen Bremse abhängig ist. Dieses Modell wird auch ihm Rahmen einer elektronischen Stabilitätskontrolle (ESC) verwendet. Mit dem Modell wird ein Offset berücksichtigt, durch den ermöglicht wird, dass die tatsächliche Temperatur der Bremsscheibe oder der Bremsflüssigkeit maximal so hoch wie die Temperatur aus dem Modell ist und für die Bremsscheibe oder die Bremsflüssigkeit über das Modell eine Temperatur angezeigt wird, die mindestens so hoch wie die reale Temperatur ist. Eine etwaige Ungenauigkeit des Modells wird als Offset hinzuaddiert.
Außerdem wird ein Status der Rekuperation berücksichtigt, wodurch eine Fehlauslösung des mindestens einen Warnsignals zu reduzieren ist. Hierbei wird unter anderem berücksichtigt, ob während der Fahrt aktuell die Rekuperation durchgeführt wird bzw. wurde und/oder dadurch ein erforderliches minimales Bremsmoment bereitgestellt wird. Dabei ist die mindestens eine Bremse bei Durchführung der Rekuperation bei der Fahrt bergab über eine lange Zeit, bspw. die gesamte Fahrt bergab, zu entlasten. Somit ist es möglich, den mindestens einen Schwellwert zur Bereitstellung des mindestens einen Warnsignals an einen Zustand der Rekuperation anzupassen. Dies umfasst bspw. den Aspekt, das Verfahren proaktiv durchzuführen, wenn keine Rekuperation möglich ist. Falls die Rekuperation bei der erkannten Fahrt bergab möglich ist, wird das Verfahren reaktiv durchgeführt. Außerdem werden Handlungsempfehlungen an den Fahrer bei Überschreiten des mindestens einen Schwellwerts durch das mindestens eine Warnsignal vorgeschlagen. Hierbei wird eine Soll-Rekuperation mit einer Ist-Rekuperation verglichen und ein Unterschied über die Zeit integriert. Übersteigt ein dabei ermittelter Wert eine bestimmte Schwelle, kommt es zum Fehlereintrag und ggf. einer Auslösung eines Warnsignals.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den beiliegenden Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Zeichnungen schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen schematisch und ausführlich beschrieben.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Kraftfahrzeug, das eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems aufweist.
2 zeigt ein Diagramm zu einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
3 zeigt ein Diagramm zu einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
4 zeigt ein Diagramm zu einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleichen Komponenten sind dieselben Bezugszeichen zugeordnet.
1 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für ein Kraftfahrzeug 80, mit mehreren Rädern 82, das hier auf einer Fahrbahn 84 bergab fährt. Dabei ist mindestens einem Rad 82 des Kraftfahrzeugs 80 mindestens eine erste hydraulische Bremse 86 sowie mindestens eine zweite elektromechanische Bremse 88 zugeordnet. Weiterhin umfasst das Kraftfahrzeug 80 mindestens eine elektrische Maschine bzw. Elektromaschine 90, die je nach Bedarf als Motor oder als Generator zu betreiben ist. Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug 80 mindestens einen elektrischen Energiespeicher 92.
Dabei ist vorgesehen, dass das Kraftfahrzeug 80 beim Betrieb der mindestens einen Elektromaschine 90 als Motor anzutreiben und somit fortzubewegen ist. Hierzu wird der mindestens einen Elektromaschine 90 aus dem mindestens einen Energiespeicher 92 elektrische Energie bereitgestellt, die von der mindestens einen Elektromaschine 90 in mechanische Energie umgewandelt wird. Falls die mindestens eine Elektromaschine 90 dagegen als Generator betrieben wird, wird mechanische Energie des Kraftfahrzeugs 80 von der mindestens einen Elektromaschine 90 in elektrische Energie umgewandelt und in dem mindestens einen Energiespeicher 92 gespeichert, wobei eine Rekuperation durchgeführt wird.
Für das Kraftfahrzeug 80 ist hier vorgesehen, dass dieses lediglich durch die mindestens eine Elektromaschine 90 anzutreiben ist und somit keinen Verbrennungsmotor für einen ggf. ergänzenden oder alternativen Antrieb aufweist.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der mindestens einen hydraulischen Bremse 86 mindestens ein Sensor 94 zugeordnet ist, der dazu ausgebildet ist, einen Wert mindestens eines Betriebsparameters einer Komponente der hydraulischen Bremse 86 zu ermitteln. Dabei ist es möglich, dass der mindestens eine Sensor 94 als Thermometer und somit zum direkten Messen der Temperatur der Komponente ausgebildet ist. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass der mindestens eine Sensor 94 auch zum Messen eines mechanischen Drucks als der mindestens eine Betriebsparameter, der auf die Komponente beim Bremsen wirkt, ausgebildet ist. Weiterhin ist dem mindestens einen Energiespeicher 92 ein Sensor zum Erfassen eines Betriebsparameters des mindestens einen Energiespeichers 92 zugeordnet, aus dem der Vorrat an elektrischer Energie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher 92 zu ermitteln ist.
Außerdem umfasst das Kraftfahrzeug 80 mindestens ein Kontrollgerät 96, das zum Kontrollieren und somit zum Steuern und/oder Regeln mindestens einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist, wie es anhand eines Diagramms aus einer der nachfolgenden 2 oder 3 beschrieben ist. Dabei ist in diesem Kontrollgerät 96 ein Modell, bspw. Modell 8 aus 2, für eine zeitabhängige Temperatur der Bremsflüssigkeit abgelegt, das mindestens eine Kennlinie für eine druckabhängige Temperatur der Bremsflüssigkeit umfasst. Hierbei ist unter anderem vorgesehen, die Temperatur der Bremsflüssigkeit ausgehend von dem mindestens einen Betriebsparameter der Komponente, der von dem mindestens einen Sensor 94 zu messen ist, zu ermitteln.
Ferner umfasst das Kraftfahrzeug mindestens einen weiteren Sensor 98, der dazu ausgebildet ist, mindestens einen weiteren Betriebsparameter des Kraftfahrzeugs 80 und/oder mindestens einen Umgebungsparameter des Kraftfahrzeugs 80 zu erfassen. Dabei ist der mindestens eine weitere Sensor 98 dazu ausgebildet, eine aktuelle Höhe des Kraftfahrzeugs relativ zum Meeresspiegel und somit auch eine Änderung der aktuellen Höhe bei einer Fahrt bergab zu ermitteln. Dabei ist der mindestens eine weitere Sensor bspw. als Sensor zum direkten Messen der Höhe, etwa auf Grundlage eines Luftdrucks der Umgebung des Kraftfahrzeugs 80 ausgebildet. Alternativ oder ergänzend, ist auch ein Navigationsgerät des Kraftfahrzeugs 80 als der mindestens eine weitere Sensor 98 zu verwenden, wobei der mindestens eine weitere Sensor 98 bzw. das Navigationsgerät dazu ausgebildet ist, die aktuelle Höhe des Kraftfahrzeugs unter Nutzung eines globalen Positionierungssystems (GPS) zu ermitteln.
Je nach Definition ist mindestens eine der vorgestellten Komponenten des Kraftfahrzeugs 80, d. h. die mindestens eine hydraulische Bremse 86, die mindestens eine elektromechanische Bremse 88, die mindestens eine Elektromaschine 90, der mindestens eine Energiespeicher 92 mit dem Sensor 93, der mindestens eine Sensor 94, der der mindestens einen hydraulischen Bremse 86 zugeordnet ist, das mindestens eine Kontrollgerät 96 und/oder der mindestens eine weitere Sensor 98 auch als Komponente bzw. Komponenten der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems 100 ausgebildet.
Das in 2 dargestellte Diagramm zur ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst einen ersten Schritt 2, bei dem vorgesehen ist, einen Betriebsparameter einer Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse 86, die dem mindestens einen Rad 82 des Kraftfahrzeugs 80 zugeordnet ist, zu ermitteln. Eine derartige Ermittlung ist durch Messen des Betriebsparameters mit dem Sensor 94 durchzuführen. Bei einem zweiten Schritt 4 wird überprüft, ob die Bremsflüssigkeit gekühlt wird. Außerdem werden in einem dritten Schritt 6 Werte von weiteren Betriebsparametern des Kraftfahrzeugs 80 sensorisch ermittelt.
Bei allen drei Schritten 2, 4, 6 werden Werte von Betriebsparametern ermittelt, die ein Modell einer Temperatur von Bremsscheiben und/oder einer Bremsflüssigkeit der mindestens einen hydraulischen Bremse beeinflussen.
Das Diagramm umfasst weiterhin ein Modell 8 für eine Temperatur T der mindestens einen Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse 86, hier einer Bremsscheibe, wobei dieses Modell 8 bei einer elektronischen Stabilitätskontrolle (ESC) verwendet wird. Dieses Modell 8 umfasst mindestens eine Kennlinie 10, die eine von der Zeit t abhängige Temperatur T der Bremsflüssigkeit darstellt. Dabei wird eine Höhe der Temperatur T von einer Länge der Zeit, während der gebremst wird, beeinflusst. Hierbei wird zum Bereitstellen der mindestens einen Kennlinie 10 auch ein Offset 12 für die Temperatur, der hier bspw. +100°C beträgt, berücksichtigt.
Basierend auf dem Modell 8 wird in einem vierten Schritt 20 ein thermisches Verhalten der Bremsflüssigkeit in Abhängigkeit der Temperatur der Bremsscheibe ermittelt, wobei neben dem Modell 8 für die Temperatur und dem Offset 12 unter anderem auch eine Einwirkzeit der ggf. heißen Bremsscheibe der hydraulischen Bremse 86 berücksichtigt wird. Bei der hier vorgestellten Ausführungsform wird überprüft, ob die Temperatur der Bremsscheibe größer als ein hierfür vorgesehener temperaturspezifischer Schwellwert ist. Sobald die Temperatur größer als dieser Schwellwert ist, wird die Bremsflüssigkeit durch die Bremsscheibe aufgeheizt, da durch die Bremsscheibe aufgrund einer Reibung bei deren Betrieb in die Bremsflüssigkeit thermische Energie eingetragen wird. Falls die Temperatur der Bremsscheibe mindestens so lange wie ein hierfür vorgesehenes Zeitintervall größer als der temperaturspezifische Schwellwert ist, ist daraus abzuleiten, dass die Temperatur der Bremsflüssigkeit zu heiß ist. Ergänzend wird in einem fünften Schritt 22 überprüft, ob während der Fahrt des Kraftfahrzeugs 80 augenblicklich, d. h. aktuell, eine Rekuperation durchgeführt wird und ob ein hierbei erzeugtes Bremsmoment mindestens einem hierfür vorgesehenen Sollwert entspricht. In einem sechsten Schritt 24 wird überprüft, ob ein minimal notwendiges und/oder vorgesehenes Bremsmoment dabei bereitgestellt werden kann. Hierzu wird eine erforderliche Soll-Rekuperation mit einer fahrtbegleitenden Ist-Rekuperation verglichen, wobei eine Differenz aus der Soll-Rekuperation und der Ist-Rekuperation gebildet wird. Aus dieser Differenz wird über die Zeit ein Integral gebildet, das eine Information darüber liefert, ob so viel kinetische Energie vernichtet werden kann, wie erforderlich.
Außerdem wird mindestens eine weitere Maßnahme ergriffen, wenn ein Wert des Integrals der Differenz aus der Soll- und Ist-Rekuperation einen hierfür vorgesehenen Grenzwert überschreitet. Diese weitere Maßnahme umfasst bspw. einen Fehlereintrag in einen Fehlerspeicher und/oder eine Ausgabe eines Warnsignals an den Fahrer. Der Fahrer wird durch das mindestens eine Warnsignal darüber informiert, d. h. gewarnt und ggf. dazu aufgefordert, das Kraftfahrzeug abzustellen. Bei einem Kundendienst kann anhand des Fehlerspeichereintrags der aufgetretene Fehler auch im Nachhinein identifiziert werden. Ferner ist zu beachten, dass auch eine Energieverteilung über die Zeit eine Rolle spielt, d. h. diejenige thermische Energie, die zu aufeinanderfolgenden Zeitpunkten im Laufe der Fahrt abzubauen bzw. zu kompensieren ist. Zu Beginn der Fahrt bergab kann zwar eine größere Abweichung geduldet werden, diese muss aber dann im Laufe der Fahrt ”überkompensiert” werden, da für den Fall, dass eine Bremse mangels ausreichender Gegenmaßnahmen (wie bspw. mangels Rekuperation) am Berganfang heiß läuft, eine entsprechende Einwirkzeit der heißen Bremse sehr lange ist. Demnach ist es vorteilhaft, die zu ergreifenden Maßnahmen recht früh, d. h. gleich zu Beginn der Bergabfahrt einzuleiten.
Unter Berücksichtigung des vierten, fünften und sechsten Schritts 20, 22, 24 wird in einem siebten Schritt 26 überprüft, ob mindestens ein temperaturspezifischer und/oder energiespezifischer Schwellwert zum Bereitstellen mindestens eines Warnsignals an den Fahrer des Kraftfahrzeug in Abhängigkeit des Verhaltens der Bremsflüssigkeit (Schritt 20) sowie in Abhängigkeit der Verfügbarkeit der Rekuperation (Schritte 22, 24), u. a. unter Berücksichtigung des Integrals, erreicht ist oder nicht.
Ausgehend hiervon wird in einem achten Schritt 28 die mindestens eine elektromechanische Bremse 88 des Kraftfahrzeugs 80 vorgespannt, wodurch eine Reduzierung einer Reaktionszeit durch die elektromechanische Bremse 88 (EPB) zu erreichen ist, sofern diese in Abhängigkeit mindestens eines temperaturspezifischen und/oder energiespezifischen Schwellwerts zu aktivieren ist. Weiterhin wird in einem neunten Schritt 30 das mindestens eine Warnsignal, das eine Handlungsempfehlung für den Fahrer umfasst, bereitgestellt. Hierbei wird der Fahrer bspw. darüber informiert, dass die mindestens eine hydraulische Bremse 86 zu heiß ist und das Kraftfahrzeug 80 abgestellt werden sollte. Außerdem wird alternativ oder ergänzend mit einem weiteren Warnsignal darauf hingewiesen, durch Betätigung eines Schalters 32 die elektromechanische Bremse 88 als Notbremse zu verwenden, um das Kraftfahrzeug 80 sicher abzustellen und zu warten, bis die Temperatur der Bremsflüssigkeit ausreichend abgekühlt ist.
Bei der zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, die anhand des Diagramms aus 3 dargestellt ist, wird ergänzend zu dem Modell 8 der Temperatur aus 2 ein Zustand der mindestens einen hydraulischen Bremse 86 durch eine energetische Betrachtung direkt ermittelt. Hierbei wird in einem ersten Schritt 40 ein Wert der zum Bremsen des Kraftfahrzeugs 80 bereitstellbaren Energie ermittelt, der sich bei einer Rekuperation der mindestens einen Elektromaschine 90 des Kraftfahrzeugs 80 ergibt. In einem zweiten Schritt 42 wird ein Wert einer kinetischen Energie des Kraftfahrzeugs 80, bspw. auf Grundlage einer Änderung der Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs 80, ermittelt. In einem dritten Schritt 44 wird ein Fahrwiderstand des Kraftfahrzeugs 80 ermittelt. In einem vierten Schritt 46 wird eine potentielle Energie des Kraftfahrzeugs 80 auf Grundlage einer Änderung einer Höhe, auf welcher sich das Kraftfahrzeug 80 relativ zum Meeresspiegel befindet, ermittelt, wodurch u. a. zu überprüfen ist, ob das Kraftfahrzeug 80 bergauf oder bergab fährt. Falls das Kraftfahrzeug 80 längere Zeit bergauf fährt, ist zu erwarten, dass es demnächst bergab fährt. Diesbezüglich ist es möglich, eine Ladestrategie des mindestens einen elektrischen Energiespeichers 92 zu beeinflussen und dessen Vorrat an Energie geringer als einen hierfür vorgesehenen energiespezifischen Sollwert einzustellen. In einem fünften Schritt 48 wird ein Eintrag an elektrischer Energie in den mindestens einen Energiespeicher 92 durch die Elektromaschine 90 ermittelt. Außerdem wird in einem sechsten Schritt 50 eine Kühlung der Bremsflüssigkeit erfasst.
In einem siebten Schritt 52 wird eine Betrachtung der Energie auf Grundlage der vorherigen sechs Schritte 40, 42, 44, 46, 48, 50 durchgeführt und darauf basierend eine Aussage über einen Zustand der mindestens einen hydraulischen Bremse 86 geliefert. Hierbei ist es möglich, aus dem zeitabhängigen, ggf. druckbasierten Modell 8 der Temperatur der Bremsscheibe in einem achten Schritt 54 die Betrachtung der Energie gemäß dem siebten Schritt 52 zu ergänzen. In einem neunten Schritt 56 ist vorgesehen, abhängig von mindestens einem temperaturspezifischen und/oder energiespezifischen Schwellwert mindestens eine Maßnahme durchzuführen, wodurch die mindestens eine hydraulische Bremse 86 entlastet wird, was bspw. durch Durchführung der Rekuperation und Reduzierung einer Antriebsleistung des Kraftfahrzeugs 80 möglich ist.
Die anhand des Diagramms aus 4 vorgestellte dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beginnt mit einem ersten Schritt 61, bei dem mit mindestens einem Sensor 93, 94, 98 ein augenblicklicher Zustand des Kraftfahrzeugs 80 überprüft wird. Darauf basierend wird in einem zweiten Schritt 62 ermittelt, ob für das Kraftfahrzeug 80 eine Fahrt bergab erkannt wird. In einem dritten Schritt 63 wird weiterhin ermittelt, ob und wie lange die mindestens eine hydraulische Bremse 86 des Kraftfahrzeugs 80 betätigt wird. Falls eine Dauer der Betätigung der mindestens einen hydraulischen Bremse 86 während mindestens einer definierbaren Zeitspanne und somit während mindestens eines definierbaren Zeitintervalls sensorisch nachgewiesen wird und zudem die Fahrt bergab gemäß dem zweiten Schritt 62 erkannt wird, wird in einem vierten Schritt 64 als erste durchzuführende Maßnahme die mindestens eine hydraulische Bremse 86 gekühlt. Hierzu wird mindestens eine Öffnung in einem Kühlluftkanal der mindestens einen hydraulischen Bremse 86 durch Betätigen einer Klappe in einem fünften Schritt 65 geöffnet. Dabei ist diese mindestens eine Öffnung so lange, wie im Rahmen des Verfahrens erforderlich, zu öffnen.
In einem sechsten Schritt 66 wird für den Fall, dass die Fahrt bergab sowie eine Betätigung der mindestens einen hydraulischen Bremse 86 während der definierbaren Zeitspanne erkannt werden, eine Rekuperation durchgeführt. In einem nachfolgenden siebten Schritt 67 wird hierbei überprüft, ob in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher 92 eine Menge an elektrischer Energie gespeichert werden kann, die bei der Rekuperation durch die mindestens eine Elektromaschine 90 von mechanischer Energie des Kraftfahrzeugs 80 in elektrische Energie umgewandelt werden soll.
Nach Durchführung des fünften Schritts 65 wird in einem achten Schritt 68 überprüft, ob die Klappe der Öffnung zum Kühlen des Kühlluftkanals der mindestens einen hydraulischen Bremse 86 überhaupt geöffnet worden ist und sich für die mindestens eine hydraulische Bremse 86 hierbei eine Kühlung ergibt. Ferner wird in einem neunten Schritt 69 überprüft, ob ein Vorrat an elektrischer Energie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher 92 einen energiespezifischen Schwellwert überschreitet oder nicht und ob die bei der Rekuperation aus mechanischer Energie zu wandelnde elektrische Energie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher 92 überhaupt gespeichert werden kann oder nicht. Falls sich ausgehend von dem neunten Schritt 69 in einen zehnten Schritt 70 ergibt, dass aufgrund des in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher 92 gespeicherte Vorrats an elektrischer Energie keine Rekuperation möglich ist, wird überprüft, ob elektrische Energie aus dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher 92 durch Einschalten mindestens eines elektrischen Verbrauchers des Kraftfahrzeugs 80, bspw. einer Klimaanlage, verbraucht bzw. umgewandelt und somit dennoch die Rekuperation durchgeführt werden kann.
Falls sich jedoch ergibt, dass die mindestens eine hydraulische Bremse trotz Öffnen der mindestens einen Klappe nicht ausreichend gekühlt werden kann und/oder dass keine Rekuperation möglich ist, wird in einem elften Schritt 71 zur Durchführung einer dritten Maßnahme der Fahrer des Kraftfahrzeugs 80 darüber gewarnt, dass mindestens eine der beiden genannten Maßnahmen nicht durchführbar ist. Dabei ist mindestens eine der beiden Maßnahmen, d. h. entweder die erste und/oder die zweite Maßnahme, bereits dann nicht umsetzbar, wenn die Klappe zum Kühlen lediglich minimal geöffnet werden kann und/oder die Rekuperation nicht ausreichend umgesetzt werden kann. Die im elften Schritt 71 durchzuführende dritte Maßnahme ist in Ausgestaltung auch dann zu ergreifen, wenn eine Temperatur der Bremsflüssigkeit in der mindestens einen hydraulischen Bremse für die Dauer mindestens eines definierbaren Zeitintervalls einen hierfür vorgesehenen temperaturspezifischen Schwellwert überschreitet.
Falls jedoch ausgehend von dem achten Schritt 68 als erste Maßnahme die mindestens eine hydraulische Bremse gekühlt werden kann, und falls ausgehend von dem neunten Schritt 69 die Rekuperation als zweite Maßnahme durchführbar ist, ergibt sich in einem zwölften Schritt 72, dass die mindestens eine hydraulische Bremse entlastet und die Fahrt des Kraftfahrzeugs 80 fortgesetzt werden kann. Die dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird mit einem dreizehnten Schritt 73 beendet.
In Ausgestaltung des Verfahrens ist es möglich, die anhand der 2, 3 und 4 vorgestellten Ausführungsformen des Verfahrens gegenseitig zu ergänzen und somit zu kombinieren.
Bei Umsetzung mindestens einer der vorgestellten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, die mindestens eine hydraulische Bremse 86 des Kraftfahrzeugs 80 für den Fall, dass das Kraftfahrzeug 80 bergab fährt und/oder dass die mindestens eine hydraulische Bremse 86, üblicherweise während der Fahrt bergab, über eine längere definierbare Zeitspanne zu betätigen ist bzw. betätigt wird, zu entlasten. Hierzu wird die Rekuperation, die durch die mindestens eine Elektromaschine 90 durchführbar ist, in Kombination mit der durchzuführenden Kühlung der mindestens einen hydraulischen Bremse 86 durchgeführt. Hierbei wird eine Fähigkeit zur Rekuperation durch Vernichtung überschüssiger elektrischer Energie ermöglicht, d. h. gewährleistet und/oder aufrechterhalten.
Bei einem Kraftfahrzeug, das einen Verbrennungsmotor zum Antreiben aufweist, ist dieser auch zum Bremsen des Kraftfahrzeugs zu verwenden. Bei dem vorgestellten Kraftfahrzeug 80 ist jedoch vorgesehen, dass dieses zum Antreiben lediglich die mindestens eine Elektromaschine 90, jedoch keine weitere Maschine und somit auch keinen Verbrennungsmotor aufweist. Somit ist bei dem vorgestellten Kraftfahrzeug 80 eine Bremsung eines Verbrennungsmotors ersatzweise durch Rekuperation elektrischer Energie über die mindestens eine Elektromaschine 90 zu erreichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010020495 B4 [0003]
DE 102014214445 A1 [0004]
DE 10316090 A1 [0005]
DE 19637297 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (80), das lediglich mit mindestens einer Elektromaschine (90) angetrieben wird, wobei elektrische Energie zum Versorgen der mindestens einen Elektromaschine (90) in mindestens einem elektrischen Energiespeicher (92) gespeichert wird, wobei das Kraftfahrzeug (80) mindestens eine hydraulische Bremse (88) aufweist, wobei für den Fall, dass für das Kraftfahrzeug (80) eine Fahrt bergab und/oder eine Betätigung der mindestens einen hydraulischen Bremse (88) während einer Dauer einer definierbaren Zeitspanne erkannt wird, mindestens eine Maßnahme unter mehreren Maßnahmen ergriffen wird, wobei bei einer ersten Maßnahme die mindestens eine hydraulische Bremse gekühlt wird und wobei bei einer zweiten Maßnahme eine Rekuperation durchgeführt wird, wobei mechanische Energie des Kraftfahrzeugs (80) in elektrische Energie umgewandelt sowie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher (92) gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem überprüft wird, ob sich ein Höhenniveau des Kraftfahrzeugs (80) über dem Meeresspiegel ändert, wobei die mindestens eine Maßnahme für den Fall ergriffen wird, wenn das Kraftfahrzeug (80) zunächst über eine Strecke, die länger als ein hierfür vorgesehener streckenspezifischer Schwellwert ist, bergauf fährt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem eine Temperatur einer Bremsflüssigkeit mindestens einer hydraulischen Bremse (86) des Kraftfahrzeugs (80) ermittelt und mit mindestens einem temperaturspezifischen Schwellwert verglichen wird, und bei dem ein gesamter Vorrat an elektrischer Energie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher (92) mit mindestens einem energiespezifischen Schwellwert verglichen wird, wobei die mindestens eine Maßnahme unter mehreren Maßnahmen ergriffen wird, wenn ein für die jeweilige Maßnahme vorgesehener temperaturspezifischer Schwellwert und ein für die jeweilige Maßnahme vorgesehener energiespezifischer Schwellwert überschritten werden, wobei bei der ersten Maßnahme die mindestens eine hydraulische Bremse (86) gekühlt wird, wenn ein erster temperaturspezifischer Schwellwert und ein erster energiespezifischer Schwellwert überschritten werden und/oder wobei bei einer dritten Maßnahme ein Fahrer des Kraftfahrzeugs (80) durch mindestens ein Warnsignal gewarnt wird, wenn ein dritter temperaturspezifischer Schwellwert und ein dritter energiespezifischer Schwellwert überschritten werden.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem zum Kühlen der Bremsflüssigkeit mindestens eine Öffnung der mindestens einen hydraulischen Bremse (86) des Kraftfahrzeugs (80) geöffnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, bei dem der Fahrer über das mindestens eine Warnsignal dazu aufgefordert wird, die Fahrt zu unterbrechen, falls die Temperatur der Bremsflüssigkeit trotz der mindestens einen Maßnahme größer als der hierfür vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist, und wobei dem Fahrer empfohlen wird, die Fahrt fortzusetzen, wenn die Temperatur der Bremsflüssigkeit höchstens so groß wie der hierfür vorgesehene temperaturspezifische Schwellwert ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, bei dem der mindestens eine energiespezifische Schwellwert für den Vorrat an gespeicherter elektrischer Energie in dem mindestens einen Energiespeicher (92) abhängig von einer Energiebilanz des Kraftfahrzeugs eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, bei dem der mindestens eine energiespezifische Schwellwert für den Vorrat an gespeicherter elektrischer Energie in dem mindestens einen Energiespeicher (92) abhängig von einer Rekuperationsleistung mindestens eines elektrischen Verbrauchers des Kraftfahrzeugs eingestellt wird.
Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem als weitere Maßnahme eine Leistung einer Klimaanlage des Kraftfahrzeugs (80) erhöht wird, wenn die Temperatur der Bremsflüssigkeit einen weiteren vorgesehenen temperaturspezifischen Schwellwert überschreitet, und wenn der gesamte Vorrat an Energie einen weiteren energiespezifischen Schwellwert überschreitet.
System zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs (80), das lediglich mit mindestens einer Elektromaschine (90) angetrieben wird, wobei elektrische Energie zum Versorgen der mindestens einen Elektromaschine (90) in mindestens einem elektrischen Energiespeicher (92) gespeichert wird, wobei das Kraftfahrzeug (80) mindestens eine hydraulische Bremse (88) aufweist, wobei das System (100) mindestens einen Sensor (93, 94, 98) und mindestens ein Kontrollgerät (96) aufweist, wobei für den Fall, dass der mindestens eine Sensor (93, 94, 98) für das Kraftfahrzeug (80) eine Fahrt bergab und/oder eine Betätigung der mindestens einen hydraulischen Bremse (88) während einer Dauer einer definierbaren Zeitspanne erkennt, von dem Kontrollgerät (96) eine Durchführung mindestens einer Maßnahme unter mehreren Maßnahmen zu veranlassen ist, wobei bei einer ersten Maßnahme die mindestens eine hydraulische Bremse zu kühlen ist, wobei bei einer zweiten Maßnahme eine Rekuperation durchzuführen ist, wobei mechanische Energie des Kraftfahrzeugs (80) in elektrische Energie umzuwandeln sowie in dem mindestens einen elektrischen Energiespeicher (92) zu speichern ist.
System nach Anspruch 9, bei dem mit dem mindestens einen ersten Sensor (94) mindestens ein Betriebsparameter mindestens einer Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse (86) des Kraftfahrzeugs (80) zu erfassen ist, woraus von dem mindestens einen Kontrollgerät (96) ein zeitabhängiger Verlauf einer Temperatur einer Bremsflüssigkeit der mindestens einen hydraulischen Bremse (86) des Kraftfahrzeugs (80) zu ermitteln, mit mindestens einem für die jeweilige Maßnahme vorgesehenen temperaturspezifischen Schwellwert zu vergleichen und zu überprüfen ist, ob die Temperatur für ein für die jeweilige Maßnahme vorgesehenes, definierbares Zeitintervall größer als der mindestens eine temperaturspezifische Schwellwert ist.
System nach Anspruch 10, bei dem der mindestens eine erste Sensor (94) dazu ausgebildet ist, als den mindestens einen Betriebsparameter die Temperatur der mindestens einen Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse (88) direkt zu messen.
System nach einem der Ansprüche 10 oder 11, bei dem das Kontrollgerät (96) dazu ausgebildet ist, aus dem mindestens einen Betriebsparameter der mindestens einen Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse (86) über ein Modell (8), das in dem Kontrollgerät (96) gespeichert ist, die Temperatur der Bremsflüssigkeit zu ermitteln.
System nach Anspruch 12, bei dem der mindestens eine erste Sensor (94) dazu ausgebildet ist, als den mindestens einen Betriebsparameter einen mechanischen Druck, der auf eine Bremsscheibe als der mindestens einen Komponente der mindestens einen hydraulischen Bremse (86) wirkt, zu messen, wobei das Kontrollgerät (96) dazu ausgebildet ist, daraus über ein Modell (8) die Temperatur der Bremsflüssigkeit zu ermitteln.