DE102016217681B4

DE102016217681B4 - Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einer Traktionsbatterie und einer Bremsanlage

Info

Publication number: DE102016217681B4
Application number: DE102016217681.1A
Authority: DE
Inventors: Werner Sichert
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2016-09-15
Filing date: 2016-09-15
Publication date: 2024-03-28
Anticipated expiration: 2036-09-16
Also published as: DE102016217681A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (1) mit einer Traktionsbatterie (5) und einer Bremsanlage (2), wobei die Bremsanlage (2) zumindest eine Reibbremse (3), deren Reibflächen entweder durch eine fahrerveranlasste Bremsbetätigung oder durch eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung in Reibkontakt mit entsprechenden Bremsbelägen (4) gebracht werden können, wobei die fahrerunabhängige Bremsbetätigung bei Vorliegen mindestens eines Reinigungskriteriums mit einem definierten Druck über eine definierte Zeitspanne erfolgt, und eine als Generator betreibbare elektrische Maschine, die in einem Rekuperationsbetrieb die Traktionsbatterie (5) auflädt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungskriterium bei einem Ladezustand der Traktionsbatterie (5) oberhalb eines Schwellwerts vorliegt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einer Traktionsbatterie und einer Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruch 1.
Die Bremsanlage dient im Fahrzeug zur Verlangsamung der Fahrt und besteht in der Regel aus radseitig angeordneten Reibbremsen, deren Reibflächen mit in einem Bremssattel verschiebbar gehaltenen Bremsbelägen zur Verringerung der Winkelgeschwindigkeit der Reibbremsen zusammenwirken können. Als Reibbremsen sind in diesem Zusammenhang unter anderem Bremsscheiben oder Bremstrommeln zu verstehen. Die Bremsanlage wird in erster Linie durch den Fahrer betätigt, indem dieser auf das Bremspedal drückt und sich somit ein Bremsdruck in der Bremsanlage aufbaut, der die Bremsbeläge auf die Reibflächen der entsprechenden Reibbremse drückt. Die Bremsanlage kann aber auch fahrerunabhängig betätigt werden. Dies geschieht unter anderem dann, wenn eine Steuereinheit Korrosionsprodukte, also Rost, auf den Reibflächen vermutet. Zur Beseitigung der Korrosionsprodukte werden die Bremsbeläge fahrerunabhängig an den Reibflächen angelegt (sog. „Bremsscheibenputzen“). Dabei besteht ein Zielkonflikt zwischen guter Reinigungsleistung, die ein relativ häufiges Anlegen mit höheren Bremsdrücken erfordern würde, und dem Bestreben den Vorgang für den Fahrer unmerklich ablaufen zu lassen, was ein selteneres Anlegen mit geringeren Bremsdrücken leisten würde. Besonders bei Hybrid- oder Elektrofahrzeugen ist, aufgrund der seltener verwendeten Reibungsbremsen durch den Rekuperationsbetrieb, die Korrosion der Reibpartner der Bremsanlage ein Problem.
Die DE 10 2012 222 349 A1 offenbart ein Verfahren zum Verhindern unerwünschten Rostwuchses an Fahrzeug-Bremsscheiben durch Betätigung der Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs, wobei eine für das Kraftfahrzeug zuständige Person durch eine elektronische Überwachungseinheit darauf hingewiesen wird, dass das stillgesetzte Kraftfahrzeug wegen der Gefahr von unerwünschtem Rostwuchs an den Bremsscheiben in Betrieb genommen werden sollte. In einer bevorzugten Ausführung wird der entsprechende Hinweis auf eine empfohlene Inbetriebnahme des stillgesetzten Kraftfahrzeugs aufgrund einer oder mehrerer der folgenden Randbedingungen ausgelöst:

- zeitliche Länge der Stillstandphase des Kraftfahrzeugs;
- Örtlichkeit der Stillstandphase des Kraftfahrzeugs;
- klimatische Bedingungen der Stillstandphase des Kraftfahrzeugs
- Intensität der Betätigung der Bremsanlage in einer oder mehreren zeitlich vorangegangenen Nutzungsphase(n) des Kraftfahrzeugs.

Der Fokus liegt somit auf einer Ermittlung, wann eine Rostentfernung sinnvoll sein könnte.
Die DE 10 2011 103 660 A1 beschreibt ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs, welches eine elektrische Maschine zum Antreiben des Fahrzeugs und eine Bremsanlage umfasst. Mittels der elektrischen Maschine kann elektrische Energie aus einer Bewegung des Fahrzeugs zurückgewonnen werden. Bei dem Verfahren wird ein Zustand der Bremsanlage des Fahrzeugs bestimmt und eine Betätigung eines Bremspedals des Fahrzeugs erfasst. In Abhängigkeit des Zustands der Bremsanlage und der Betätigung des Bremspedals wird ein Bremsdruck der Bremsanlage und eine Energierückgewinnung mittels der elektrischen Maschine eingestellt.
Die gattungsbildende DE 10 2010 000 823 A1 zeigt ein Verfahren zum Entfernen von Rost auf Bremsscheiben eines Fahrzeugs, bei dem Fahrzeugbremsen automatisch betätigt werden, wenn zumindest ein ermittelter Fahrzeugparameter eine jeweils vorgegebene Aktivierungsbedingung erfüllt, um Rost auf Bremsscheiben der Fahrzeugbremsen zu entfernen. Als Fahrzeugparameter werden unter anderem der Bremsdruck, eine Zeitinformation für Betriebsdauer oder Stillstandszeit, ein Zündzyklus-Zählerstand, die Fahrzeuggeschwindigkeit und ein Motormoment des Fahrzeugmotors vorgeschlagen. Mit diesen Parametern soll primär herausgefunden werden, wann eine Rostentfernung aufgrund einer vermuteten Menge Rosts auf den Bremsscheiben Sinn machen könnte.
Nach dem Stand der Technik wird eine automatische Rostentfernung durch leichtes Anlegen der Bremsbeläge auf den entsprechenden Bremsscheiben dann durchgeführt, wenn eine kritische Menge an Rost vermutet wird. Der Vorgang der Rostentfernung erhöht durch die dabei schleifenden Bremsbeläge den Fahrwiderstand, was der Energieeffizienz des Fahrzeugs nicht zuträglich ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher ein besonders energieeffizientes Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einer Traktionsbatterie und einer Bremsanlage bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs mit einer Traktionsbatterie und einer Bremsanlage, wobei die Bremsanlage zumindest eine Reibbremse, deren Reibflächen entweder durch eine fahrerveranlasste Bremsbetätigung oder durch eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung in Reibkontakt mit entsprechenden Bremsbelägen gebracht werden können, wobei die fahrerunabhängige Bremsbetätigung bei Vorliegen mindestens eines Reinigungskriteriums mit einem definierten Druck über eine definierte Zeitspanne erfolgt, und eine als Generator betreibbare elektrische Maschine, die in einem Rekuperationsbetrieb die Traktionsbatterie auflädt, umfasst, wobei das Reinigungskriterium bei einem Ladezustand der Traktionsbatterie oberhalb eines Schwellwerts vorliegt.
Indem als Reinigungskriterium für die fahrerunabhängige Bremsbetätigung der Ladezustand der Traktionsbatterie herangezogen wird und das Reinigungskriterium bei einem Ladezustand oberhalb eines Schwellwerts als erfüllt gilt, wird für die Regeneration der Reibbremse nicht mehr wie sonst auf das vermutete Vorliegen von Korrosionsprodukten auf den Reibflächen abgestellt, sondern stattdessen auf Betriebsphasen des Fahrzeugs in denen eine mit Reibungsverlusten einhergehende unabhängige Bremsbetätigung die geringsten negativen Auswirkungen aufweist. Ist die Traktionsbatterie gut geladen, weil der Ladezustand oberhalb des Schwellwerts liegt, dann wäre durch einen Rekuperationsbetrieb ohnehin nicht mehr nennenswert elektrische Energie zu gewinnen, so dass stattdessen die einmalige oder mehrmalige Regeneration der Reibbremse durch eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung in den Vordergrund gestellt werden kann.
In einer bevorzugten Ausführung liegt der Schwellwert bei 90%. Bei einem Ladezustand von 90% oder mehr liegt eine fast vollständig geladene Traktionsbatterie vor, so dass die elektrische Maschine ohnehin kaum mehr elektrische Energie in einem Rekuperationsbetrieb in die Traktionsbatterie laden kann. In diesem Zustand ist es besonders sinnvoll stattdessen die Reibflächen der Reibbremse durch eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung zu regenerieren.
In einer bevorzugten Ausführung liegt der Schwellwert beim Übergang zum spannungsgeregeltem Laden der Traktionsbatterie. Dies ist besonders für die weit verbreiteten Lithium-Ionen-Akkus relevant. Diese werden bis zu einem definierten Ladezustand konstant mit einem maximalen Strom geladen und gehen bei Erreichen des definierten Ladezustands zu einem spannungsgeregelten Laden über, bei dem die Spannung in engen Grenzen gehalten wird. Ab da erhöht sich der Ladezustand deutlich langsamer, was die Möglichkeit zur Regeneration der Reibbremse eröffnet.
In einer bevorzugten Ausführung ist das Reinigungskriterium ein laufender Rekuperationsbetrieb. Im Rekuperationsbetrieb wird das Fahrzeug durch die nun als Generator arbeitende elektrische Maschine abgebremst. Somit fällt eine zusätzliche Abbremsung durch eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung nicht weiter negativ ins Gewicht.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.
Darin zeigt die einzige Figur eine schematische Seitenansicht eines Fahrzeugs.
Gemäß der Figur hat ein Fahrzeug 1 vier Räder, wobei vorliegend aufgrund der gewählten Perspektive nur zwei Räder 8 zu sehen sind. Jedem Rad 8 ist eine Bremsanlage 2 zugeordnet, die jeweils eine Reibbremse 3 mit axialen Reibflächen aufweist, die bei einer Bremsbetätigung paarweise mit Bremsbelägen 4 in Schleifkontakt gebracht werden können. Die Bremsanlage 2 umfasst weiterhin eine als Generator betreibbare (Rekuperationsbetrieb) elektrische Maschine, die vorliegend aufgrund ihrer Einbaulage im Fahrzeug 1 nicht sichtbar ist. Das Fahrzeug 1 hat weiterhin eine Traktionsbatterie 5, welche elektrische Energie an die elektrische Maschine zur Verfügung stellen kann, um das Fahrzeug 1 damit anzutreiben oder in dem Rekuperationsbetrieb mit elektrischer Energie aus der nun als Generator arbeitenden elektrischen Maschine geladen wird. Die Traktionsbatterie 5 ist ein elektrochemischer Speicher, dessen prozentualer Ladezustand von einem Zentralsteuergerät 6 überwacht wird. Die Bremsanlage 2 wird indes von einem Bremsensteuergerät 7 kontrolliert. Die Bremsbeläge 4 können durch eine fahrerveranlasste Bremsbetätigung oder durch eine von dem Bremsensteuergerät 7 veranlasste fahrerunabhängige Bremsbetätigung in Reibkontakt mit den Reibflächen gebracht werden können, wobei die fahrerunabhängige Bremsbetätigung bei Vorliegen mindestens eines Reinigungskriteriums mit einem definierten Druck über eine definierte Zeitspanne erfolgt. Als Reinigungskriterium dient primär der Ladezustand der Traktionsbatterie 5, der oberhalb eines definierten Schwellwerts liegen muss, damit eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung eingeleitet wird. Ein ergänzendes Reinigungskriterium ist das Vorliegen des Rekuperationsbetriebs.
Liste der Bezugszeichen:

1: Fahrzeug
2: Bremsanlage
3: Reibbremse
4: Bremsbelag
5: Traktionsbatterie
6: Zentralsteuergerät
7: Bremsensteuergerät
8: Rad

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeugs (1) mit einer Traktionsbatterie (5) und einer Bremsanlage (2), wobei die Bremsanlage (2) zumindest eine Reibbremse (3), deren Reibflächen entweder durch eine fahrerveranlasste Bremsbetätigung oder durch eine fahrerunabhängige Bremsbetätigung in Reibkontakt mit entsprechenden Bremsbelägen (4) gebracht werden können, wobei die fahrerunabhängige Bremsbetätigung bei Vorliegen mindestens eines Reinigungskriteriums mit einem definierten Druck über eine definierte Zeitspanne erfolgt, und eine als Generator betreibbare elektrische Maschine, die in einem Rekuperationsbetrieb die Traktionsbatterie (5) auflädt, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungskriterium bei einem Ladezustand der Traktionsbatterie (5) oberhalb eines Schwellwerts vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert bei 90% liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwellwert beim Übergang zum spannungsgeregeltem Laden der Traktionsbatterie (5) liegt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Reinigungskriterium ein laufender Rekuperationsbetrieb ist.