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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines in einem Bremssystem eines Fahrzeugs verwendeten Reibwertkoeffizienten und ein entsprechendes Steuergerät.
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Stand der Technik
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Bei einem rekuperativen Bremsvorgang wird ein Bremsmoment zum Abbremsen eines Fahrzeugs ganz oder zumindest teilweise durch eine Energierückgewinnungseinrichtung bereitgestellt. Bei einem konventionellen Bremsvorgang wird das Bremsmoment ganz oder zum größten Teil durch Reibungsbremsen bereitgestellt. Die Energierückgewinnungseinrichtung ist beispielsweise ein als Generator betriebener Elektromotor. Aufgrund unterschiedlicher Funktionsweisen kann es bei einem Wechsel von rekuperativem zu konventionellem Bremsen zu einem Ruck kommen, der deutlich gespürt werden kann. Das Bremsmoment ist beim konventionellen Bremsvorgang abhängig von einem Bremsdruck und einem Reibwert der Reibungsbremsen. Der Reibwert ist veränderlich und abhängig von U mgebungsbed ingungen.
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Offenbarung der Erfindung
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Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Einstellen eines in einem Bremssystem eines Fahrzeugs verwendeten Reibwertkoeffizienten, ein entsprechendes Steuergerät und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes ergeben sich aus der Beschreibung und sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Vorteile der Erfindung
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Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, ein Verblenden von einem rekuperativen Bremsvorgang zu einem konventionellen Bremsvorgang ohne spürbare Änderung der Verzögerung eines Fahrzeugs auszuführen. Ebenso kann das Verblenden von einem konventionellen Bremsvorgang zu einem rekuperativen Bremsvorgang ohne spürbare Änderung der Verzögerung ausgeführt werden. Auch mechanische Veränderungen der Reibungsbremsen können durch den hier vorgestellten Ansatz berücksichtigt werden.
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Es wird ein Verfahren zum Einstellen eines in einem Bremssystem eines Fahrzeugs verwendeten Reibwertkoeffizienten vorgestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass am Anfang eines Verblendens zwischen einem rekuperativen Bremsvorgang oder einem kombinierten rekuperativenmechanischen Bremsvorgang und einem mechanischen Bremsvorgang ein Anfangswert einer Verzögerung des Fahrzeugs erfasst wird, am Ende des Verblendens ein Endwert der Verzögerung erfasst wird und der Reibwertkoeffizient unter Verwendung des Anfangswerts und des Endwerts eingestellt wird.
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Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.
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Ein einen mechanischen Bremsvorgang bewirkendes Bremssystem eines Fahrzeugs ist heutzutage meist ein hydraulisches System, das einen von einer Betätigungseinrichtung erzeugten Bremsdruck über Bremsleitungen und Ventile zu Reibungsbremsen an Rädern des Fahrzeugs verteilt oder in zumindest einer Speichereinrichtung zum Bevorraten von Bremsflüssigkeit speichert. Das Bremssystem weist zumindest eine Pumpe zum Fördern der Bremsflüssigkeit aus der Speichereinrichtung zu den Reibungsbremsen auf. Eine Reibungsbremse weist zumindest einen von der Bremsflüssigkeit angetriebenen Aktor zum Erzeugen eines Anpressdrucks zwischen Bremsbelägen und Reibflächen der Reibungsbremse auf. Bei einer Scheibenbremse sind der Aktor und die Bremsbeläge in einem fahrzeugfesten Bremssattel angeordnet. Die Reibfläche ist eine drehbare Bremsscheibe. Unter einem Reibwertkoeffizienten kann ein Faktor zum Umrechnen des Bremsdrucks im Bremssystem in ein Bremsmoment an gebremsten Rädern eines Fahrzeugs verstanden werden. Der Reibwertkoeffizient ist im Steuergerät hinterlegt. Bei einem rekuperativen Bremsvorgang wird zumindest ein Teil eines Bremsmoments durch einen Generator des Fahrzeugs erzeugt. Bei dem rekuperativen Bremsvorgang wird Bewegungsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt. Die elektrische Energie kann beispielsweise zwischengespeichert werden. Bei einem konventionellen Bremsvorgang wird die Bewegungsenergie in Wärme umgewandelt. Die Wärme wird in die Umgebung abgeleitet. Ein Verblenden kann ein fließender Wechsel von dem einen Bremsvorgang auf den anderen Bremsvorgang sein. Insbesondere kann ein Verblenden einen sukzessiven Übergang von einem überwiegend rekuperativen Bremsvorgang auf einen überwiegend mechanischen Bremsvorgang darstellen. Eine Verzögerung kann eine negative Beschleunigung sein. Durch den hier vorgestellten Ansatz wird das regenerative Bremsmoment so eingestellt, dass beim Übergang vom regenerativen Bremsmoment auf das hydraulische Bremsmoment kein Verzögerungsruck entsteht.
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Ein Wert des Reibwertkoeffizienten kann geändert werden, wenn der Endwert um mehr als eine vorbestimmte Differenz von dem Anfangswert abweicht. Die Verzögerung kann innerhalb eines Toleranzbereichs variieren. Die Differenz definiert eine Größe des Toleranzbereichs. Änderungen der Verzögerung innerhalb des Toleranzbereichs sind so klein, dass sie von Personen im Fahrzeug nicht oder nur minimal wahrgenommen werden. Diese Änderungen liegen damit unterhalb einer Wahrnehmungsschwelle.
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Der Wert kann um einen vorbestimmten Schritt geändert werden, wenn der Endwert um mehr als die vorbestimmte Differenz von dem Anfangswert abweicht. Der Schritt kann kleiner sein, als erforderlich wäre, um die Differenz auszugleichen. Durch schrittweises Ändern über mehrere Bremsvorgänge kann ein Überkompensieren verhindert werden. Weiterhin kann ein Aufschaukeln verhindert werden.
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Der Anfangswert und/oder der Endwert können unter Verwendung eines eine Raddrehzahl des Fahrzeugs repräsentierenden Drehzahlsignals erfasst werden. Ob das Fahrzeug abgebremst wird, kann an der abnehmenden Geschwindigkeit erkannt werden. Die Geschwindigkeit kann über zumindest einen Raddrehzahlsensor erfasst werden.
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Der Anfangswert und/oder der Endwert können unter Verwendung eines eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs repräsentierenden Beschleunigungssignals erfasst werden. Eine Bremsung des Fahrzeugs kann auch über eine am Fahrzeug erfasste Beschleunigung erkannt werden. Die Beschleunigung kann durch einen Beschleunigungssensor des Fahrzeugs erfasst werden.
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Der Endwert kann verwendet werden, wenn bei dem mechanischen Bremsvorgang ein unter Verwendung einer Pedalstellung eines Bremspedals des Fahrzeugs und einer Kennlinie des Bremssystems bestimmter Bremsdruckerwartungswert im Bremssystem im Wesentlichen erreicht wird. Um einen rein rekuperativen Bremsvorgang einzuleiten wird wie bei einem konventionellen Bremsvorgang das Bremspedal des Fahrzeugs gedrückt und eine der gedrückten Pedalstellung entsprechende Menge Bremsflüssigkeit in das Bremssystem verschoben. Im Unterschied zu dem konventionellen Bremsvorgang wird durch die verschobene Bremsflüssigkeit jedoch kein Bremsdruck aufgebaut und im Wesentlichen auch kein konventionelles Bremsmoment erzeugt. Vielmehr wird die verschobene Menge Bremsflüssigkeit in der zumindest einen Speichereinrichtung des Bremssystems gespeichert, während eine elektrische Maschine des Fahrzeugs so angesteuert wird, dass sie ein rekuperatives Bremsmoment bereitstellt, das dem konventionellen Bremsmoment eines entsprechenden konventionellen Bremsvorgangs entspricht. Um das rekuperative Bremsmoment richtig zu bestimmen, wird die Pedalstellung unter Verwendung einer Kennlinie des Bremssystems und des Reibwertkoeffizienten in das rekuperative Bremsmoment umgerechnet. Die Kennlinie bildet einen Bremsdruckerwartungswert, also einen Erwartungswert für den Bremsdruck bei verschiedenen Pedalstellungen ab. Da sich der Bremsdruck jedoch nicht beim Betätigen des Bremspedals tatsächlich einstellt, sondern erst durch die Pumpe des Bremssystems während der Verblendens aufgebaut wird, kann erst nach dem Verblenden festgestellt werden, ob die Kennlinie stimmt.
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Wenn die Kennlinie näherungsweise stimmt, kann für einen nachfolgenden Bremsvorgang der Reibwertkoeffizient eingestellt werden, falls erforderlich. So wird beim nächsten Bremsvorgang das regenerative Bremsmoment auf den aktuellen Reibwert der Reibungsbremsen angepasst.
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Die Kennlinie kann angepasst werden, wenn ein tatsächlicher Bremsdruck am Ende des Verblendens um mehr als eine Toleranz von dem Bremsdruckerwartungswert abweicht. Durch die Abweichung des Bremsdrucks kann erkannt werden, dass die Kennlinie nicht stimmt. Auch die Kennlinie kann um einen vorbestimmten Schritt verändert werden, um die Kennlinie schrittweise über mehrere Bremsvorgänge anzupassen. Wenn die Kennlinie angepasst wird, kann das Einstellen des Reibwertkoeffizienten ausgesetzt werden.
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Das Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein.
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Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner ein Steuergerät, das dazu ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante des hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen.
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Das Steuergerät kann ein elektrisches Gerät mit zumindest einer Recheneinheit zum Verarbeiten von Signalen oder Daten, zumindest einer Speichereinheit zum Speichern von Signalen oder Daten, und zumindest einer Schnittstelle und/oder eine Kommunikationsschnittstelle zum Einlesen oder Ausgeben von Daten, die in ein Kommunikationsprotokoll eingebettet sind, sein. Die Recheneinheit kann beispielsweise ein Signalprozessor, ein sogenannter System-ASIC oder ein Mikrocontroller zum Verarbeiten von Sensorsignalen und Ausgeben von Datensignalen in Abhängigkeit von den Sensorsignalen sein. Die Speichereinheit kann beispielsweise ein Flash-Speicher, ein EPROM oder eine magnetische Speichereinheit sein. Die Schnittstelle kann als Sensorschnittstelle zum Einlesen der Sensorsignale von einem Sensor und/oder als Aktorschnittstelle zum Ausgeben der Datensignale und/oder Steuersignale an einen Aktor ausgebildet sein. Die Kommunikationsschnittstelle kann dazu ausgebildet sein, die Daten drahtlos und/oder leitungsgebunden einzulesen oder auszugeben. Die Schnittstellen können auch Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind.
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Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen als Verfahren und Steuergerät beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.
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Figurenliste
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Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
- 1 zeigt einen Schaltplan eines Bremssystems mit einem Steuergerät zum Einstellen eines Reibwertkoeffizienten gemäß einem Ausführungsbeispiel;
- 2 zeigt einen Verlauf eines Verzögerungssignals während eines Verblendens;
- 3 zeigt einen Verlauf eines Bremsdrucks im Bremssystem vor einer Kennlinienanpassung gemäß einem Ausführungsbeispiel; und
- Die 4a und 4b zeigen Kennlinienanpassungen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.
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Ausführungsformen der Erfindung
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Ein besonderes Merkmal von Hybridfahrzeugen ist die Rückgewinnung von Bremsenergie durch rekuperatives Bremsen. Dabei wird ein Elektromotor, in der Regel der elektrische Antriebsmotor des Fahrzeugs, generatorisch betrieben. Die dadurch erzeugte elektrische Energie wird in einen Speicher zurückgespeist. Die so gespeicherte Energie kann dann bei Bedarf wieder abgerufen werden. Durch Rekuperation wird eine Verlustleistung des Fahrzeugs beim Bremsen verringert. Rekuperation ist daher eine Maßnahme zur Verbrauchs- und Emissionsverringerung.
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Das rekuperative Bremsen stellt hohe Anforderungen an das konventionelle, auf Reibung basierende Bremssystem des Fahrzeugs, da die Bremswirkung durch Rekuperation von mehreren Faktoren abhängig ist.
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Bei vollem (elektrischem) Energiespeicher steht die rekuperative Bremse nicht zur Verfügung, das gesamte Bremsmoment wird über die konventionelle Bremse aufgebracht, also über die Reibungsbremsen an den Rädern.
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Das rekuperative Bremssystem ermöglicht keine Bremsmomente bis zum Stillstand über den generatorisch betriebenen Elektromotor. Bei Anhaltevorgängen kompensiert daher das konventionelle Bremssystem im niedrigen Geschwindigkeitsbereich die wegfallende Bremswirkung der rekuperativen Bremse durch eine Erhöhung des Bremsmoments. Es gibt auch Betriebszustände, bei denen die hydraulische Bremskraft zurückgenommen werden kann, um einen hohen Rekuperationsgrad zu erzielen. Z.B. wird nach Schaltvorgängen der abgekoppelte Generator als rekuperative Bremse wieder eingeblendet, um die Bremswirkung wieder in Richtung rekuperativer Bremse zu verschieben. Um das Gesamtbremsmoment konstant zu halten, wird daher der Anteil der konventionellen Reibungsbremse reduziert.
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Beide oben beschriebenen Vorgänge werden als „Verblenden“ bezeichnet. Das rekuperative Bremssystem soll keine Auswirkungen auf den Bremsweg haben.
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Bei Einfachsystemen wird das Dosieren der konventionellen Reibungsbremse dem Fahrer überlassen. Der Fahrer übernimmt hier die Aufgabe eines Verzögerungsreglers. Bei entfallendem oder hinzukommendem rekuperativen Bremsmoment passt der Fahrer das hydraulische Bremsmoment über das Pedal so an, dass die gewünschte Verzögerung erzielt wird. Insbesondere bei Bremsungen in den Stillstand, bzw. in den unteren Geschwindigkeitsbereich entfällt das rekuperative Bremsmoment sehr schnell und der Fahrer ersetzt mit hoher Dynamik das entfallende rekuperative durch hydraulisches Bremsmoment. Um die dazu erforderlichen Pedalmodulationen für den Fahrer zumutbar zu gestalten, wird bei den meisten Einfachsystemen das maximale rekuperative Bremsmoment begrenzt.
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Eine Begrenzung des maximalen rekuperativen Bremsmoments führt zu einer eingeschränkten Energierückgewinnung und damit zu einer reduzierten regenerativen Effizienz dieser Einfachsysteme.
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Trotzdem stellen die Einfachsysteme aus Kostensicht ein Optimum dar, da lediglich minimale Veränderungen im Vergleich zu einem konventionellen Bremssystem erforderlich sind.
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Werden höhere Anforderungen an Komfort oder rekuperative Effizienz gestellt, können Brake-by-Wire Bremssysteme (z.B. EHB-Systeme) zum Einsatz kommen. Durch die vollständige Entkopplung des Fahrers von den Radbremsaktuatoren kann das Verblenden der Bremsmomente nahezu beliebig erfolgen. Die Verblendvorgänge können komplett unbemerkt vom Fahrer erfolgen. Diese Lösungen sind sehr komfortabel. Neben den Lösungen, die den Fahrer komplett entkoppeln, existieren auch Systeme, die nur an einer Achse entkoppelt sind und damit das Bremsmoment einer Achse verblenden können ohne Pedalrückwirkungen aufzuweisen. Sie sind kompatibel zu konventionellen Bremssystemen und bieten eine kosteneffizientere Lösung bei ausreichender rekuperativer Effizienz. Bisher sind diese Systeme aber auf Fahrzeuge mit achsweiser Bremskreisaufteilung beschränkt. Der hier vorgestellte Ansatz ist für X-Bremskreis Fahrzeuge geeignet. Während des regenerativen Bremsens durch den Fahrer verschobenes Volumen wird in den ESP-Niederdruckspeicherkammern zwischengelagert und mittels der Pumpe beim Wegfall des regenerativen Bremsmoments zurück in die Radbremszylinder gepumpt.
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Bei Anhaltevorgängen kompensiert das Bremssystem im niedrigen Geschwindigkeitsbereich die wegfallende Bremswirkung der rekuperativen Bremse durch eine Erhöhung des hydraulischen Bremsmoments.
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1 zeigt einen Schaltplan eines Bremssystems 100 mit einem Steuergerät 102 zum Einstellen eines Reibwertkoeffizienten 104 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Das Bremssystem 100 ist Teil eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor 106, über den eine Achse des Fahrzeugs rekuperativ gebremst werden kann. Die andere Achse wird hier nur über Reibungsbremsen 108 des Bremssystems 100 gebremst. Um über den Antriebsmotor 106 zu bremsen, wird der Antriebsmotor 106 als Generator betrieben und Bewegungsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie umgewandelt. Die elektrische Energie kann beispielsweise in einem Energiespeicher des Fahrzeugs zwischengelagert werden, um beim Beschleunigen des Fahrzeugs wieder im Antriebsmotor 106 verwendet zu werden. Das Fahrzeug ist also ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug.
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Wie stark das Fahrzeug gebremst werden soll, gibt ein Fahrer des Fahrzeugs über eine Pedalstellung 110 eines Bremspedals 112 des Fahrzeugs vor. Die erreichte Pedalstellung 110 entspricht einem Fahrerbremswunsch. Das Bremspedal 112 ist mit einem Bremskraftverstärker und einem Hauptbremszylinder des Fahrzeugs mechanisch gekoppelt. Wenn das Bremspedal 112 betätigt wird, wird eine zur Pedalstellung 110 proportionale Menge Bremsflüssigkeit in zwei Bremskreise des Bremssystems 100 gedrückt. Ein Bremskreis versorgt dabei jeweils eine vordere Reibungsbremse 108 und eine diagonal gegenüberliegende hintere Reibungsbremse 108.
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Die Pedalstellung 110 wird durch einen Signalgeber erfasst und in einem Stellungssignal 114 abgebildet. Das Stellungssignal 114 wird im Steuergerät 102 unter Verwendung einer Kennlinie 116 des Bremssystems 100 und dem Reibwertkoeffizienten 104 verarbeitet, um zu entscheiden, ob ein auszuführender Bremsvorgang rein rekuperativ, anteilig rekuperativ und anteilig konventionell oder rein konventionell ausgeführt wird.
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Die Kennlinie 116 bildet einen Zusammenhang zwischen der Pedalstellung und einem bei einem rein konventionellen Bremsvorgang erreichten Bremsdruck 118 ab. Der Zusammenhang aus Pedalstellung 112 und Bremsdruck 118 kann als hydraulische Steifigkeit des Bremssystems 100 bezeichnet werden. Der Reibwertkoeffizient 104 bildet ein Verhältnis eines an den Reibungsbremsen 108 resultierenden Bremsmoments zu dem Bremsdruck 118 ab.
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Aufgrund der Pedalstellung 110 ergibt sich aus der Kennlinie 116 ein einen erwarteten Bremsdruck 118 abbildender Bremsdruckerwartungswert. Aus dem Bremsdruckerwartungswert und dem Reibwertkoeffizienten 104 ergibt sich ein das erwartete Bremsmoment repräsentierender Bremsmomenterwartungswert. Der Bremsmomenterwartungswert wird mit einem momentan bereitstellbaren rekuperative Bremsmoment des Antriebsmotors 106 verglichen und ein einzustellender Bremsdruck 118 bestimmt.
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Bei einem rein rekuperativen Bremsvorgang ist das bereitstellbare rekuperative Bremsmoment größer als der Bremsmomenterwartungswert. Der Antriebsmotor 106 kann das gesamte erwartete Bremsmoment rekuperativ bereitstellen und es wird kein zusätzliches konventionelles Bremsmoment der Reibungsbremsen 108 benötigt. Bei dem rein rekuperativen Bremsvorgang wird kein Bremsdruck 118 aufgebaut. Die Hydraulikflüssigkeit fließt an den Reibungsbremsen 108 vorbei durch geöffnete Auslassventile in einen Niederdruckspeicher 120 pro Bremskreis.
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Wenn der Bremsmomenterwartungswert größer als das gerade maximal mögliche rekuperative Bremsmoment ist, wird durch je eine Pumpe 122 pro Bremskreis Bremsdruck 118 aufgebaut, der zusätzliches konventionelles Bremsmoment über Reibung erzeugt. Wenn der Antriebsmotor 106 momentan kein rekuperatives Bremsmoment bereitstellen kann, wird rein konventionell gebremst.
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Zum Aufbauen des Bremsdrucks 118 fördern die Pumpen 122 die Hydraulikflüssigkeit aus den Niederdruckspeichern 120 zurück zu den Reibungsbremsen 108. Der Bremsdruck 118 wird von einem Drucksensor im Bremssystem 100 erfasst und in einem Drucksignal 124 abgebildet. Hier ist nur in einem Bremskreis ein Drucksensor angeordnet.
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Das rekuperativ bereitstellbare Bremsmoment hängt von mehreren Faktoren ab. Beispielsweise kann der Energiespeicher voll sein und keine weitere elektrische Energie speichern können. Dann kann die elektrische Energie nicht verwendet werden. Ebenso ist das rekuperativ bereitstellbare Bremsmoment abhängig von einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs. Bei niedrigen Geschwindigkeiten fällt das rekuperative Bremsmoment ab und wird durch konventionelles Bremsmoment der Reibungsbremsen 108 ersetzt. Dieser Vorgang wird als Verblenden bezeichnet.
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Beim Verblenden soll das gesamte Bremsmoment konstant bleiben. Daher wird der Bremsdruck 118 in dem Maße erhöht, wie das rekuperative Bremsmoment abnimmt. Der Bremsdruck 118 kann so lange erhöht werden, wie Hydraulikflüssigkeit in den Niederdruckspeichern 120 bevorratet ist. Wenn der Vorrat an Hydraulikflüssigkeit aufgebraucht ist, bevor das Reduzieren des rekuperativen Bremsmoments beendet ist, bleibt das durch den Bremsdruck 118 erzeugte konventionelle Bremsmoment konstant, während das rekuperative Bremsmoment weiter gesenkt wird. Nach dem Verblenden wird das Fahrzeug also durch ein geringeres Bremsmoment verzögert, als zuvor rekuperatives Bremsmoment von dem Antriebsmotor 106 bereitgestellt worden ist.
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Damit der Fahrer keinen Ruck spürt, ist es erforderlich, dass bis zum Ende des Verblendens Hydraulikflüssigkeit in den Niederdruckspeichern 120 bevorratet ist. Dazu wird die Kennlinie 116 im Steuergerät 102 der aktuellen Steifigkeit des Bremssystems 100 nachgeführt. Wenn nach dem Verblenden der Bremsdruck 118 kleiner als erwartet ist, wird die Kennlinie 116 so verändert, dass ein größerer Weg am Bremspedal 112 erforderlich ist, um einen entsprechenden Bremsdruckerwartungswert zu erreichen. Anders ausgedrückt wird die Kennlinie so verändert, dass bei der gleichen Pedalstellung 110 ein niedriger Bremsdruckerwartungswert erreicht wird. So wird mehr Hydraulikflüssigkeit in das Bremssystem 100 verschoben und die Niederdruckspeicher 120 stärker gefüllt. Beim nächsten Verblenden kann so ein höherer Bremsdruck 118 erreicht werden.
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Da der Bremsdruck 118 über den Reibwert der Reibungsbremsen 108 das konventionelle Bremsmoment bestimmt, wird bei dem hier vorgestellten Ansatz eine Verzögerung 126 des Fahrzeugs während des Verblendens überwacht. Der Reibwert wird durch aktuelle Verhältnisse an den Reibungsbremsen beeinflusst. Der Reibwert der Reibungsbremsen 108 kann beispielsweise durch Umwelteiflüsse, wie Kälte oder Nässe beeinflusst werden. Der Reibwert kann ebenso durch eine Alterung der Bremsbeläge und/oder Korrosion der Reibflächen beeinflusst werden.
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Die Verzögerung 126 ist ein von dem Bremssystem unabhängig erfassbarer Messwert. Beispielsweise kann die Verzögerung aus einem Geschwindigkeitssignal 128 von einem Rad des Fahrzeugs abgeleitet werden. Ebenso kann die Verzögerung 126 durch einen Beschleunigungssensor 130 des Fahrzeugs erfasst werden. Dann ist die Verzögerung in einem eine Längsbeschleunigung des Fahrzeugs abbildenden Beschleunigungssignal 132 des Beschleunigungssensors enthalten.
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Wenn ein Anfangswert der Verzögerung vor dem Verblenden um mehr als einen vorbestimmten Wert von einem Endwert der Verzögerung nach dem Verblenden abweicht, wird der Reibwertkoeffizient 104 geändert. Insbesondere wird der Reibwertkoeffizient 104 geändert, wenn der Bremsdruck 118 den Bremsdruckerwartungswert erreicht beziehungsweise innerhalb eines engen Toleranzbereichs um den Bremsdruckerwartungswert liegt.
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Der Reibwertkoeffizient 104 kann um einen vorbestimmten Schritt geändert werden. Der Schritt kann kleiner sein, als für einen vollständigen Ausgleich der Verzögerung 126 erforderlich wäre. Damit kann der Reibwertkoeffizient 104 schrittweise an aktuelle Verhältnisse angepasst werden.
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Mit anderen Worten wird hier ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines rekuperativ bremsbaren Fahrzeugs vorgestellt, bei dem die Pedalstellung 110 des Bremspedals 112 des Fahrzeugs über eine x/F Kennlinie 116 ausgewertet wird, um eine der Pedalstellung 110 zugeordnete Verzögerungsanforderung zu erhalten, wobei die Verzögerungsanforderung situationsbedingt auf einen rekuperativen Verzögerungsanteil und einen konventionellen Verzögerungsanteil aufgeteilt wird, wobei der rekuperative Verzögerungsanteil durch eine als Generator betriebene elektrische Maschine des Fahrzeugs als rekuperatives Bremsmoment bereitgestellt wird und der konventionelle Verzögerungsanteil durch ein hydraulisches Bremssystem 100 des Fahrzeugs als Bremsdruck 118 bereitgestellt wird, wobei der rekuperative Verzögerungsanteil zwischen einem oberen Geschwindigkeitswert und einem unteren Geschwindigkeitswert auf den konventionellen Verzögerungsanteil aufgemischt wird. Der Reibwertkoeffizient 104 beeinflusst ein Ansprechverhalten des Bremssystems 100 auf die Pedalstellung 110.
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Um einen hohen Komfort für den Fahrer zu gewährleisten, erfolgt das Verblenden von dem rekuperativen Bremsmoment auf das rein hydraulische Bremsmoment so, dass keine Verzögerungsänderung für den Fahrer wahrnehmbar ist. Wenn der Fahrerbremswunsch während des regenerativen Bremsens möglichst genau dem hydraulischen Druck entspricht, der nach dem Verblenden auf das hydraulische Bremsmoment im System vorliegt kann dies erreicht werden. Diese Anpassung des Fahrerbremswunsches auf die tatsächliche Druck-Weg-Kennlinie des Bremssystems 100 erfolgt über einen Adaptionsalgorithmus.
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Neben dieser Adaption des Fahrerbremswunsches kann auch der Reibbrems-Koeffizient cp (in Nm/bar) 104 als zweite Einflussgröße zu einer Verzögerungsänderung beim Verblenden von dem rekuperativen auf das hydraulische Bremsmoment führen. Dieser Reibbrems-Koeffizient 104 beschreibt das Verhältnis zwischen dem hydraulischen Druck (in bar) und dem Bremsmoment (in Nm) der Bremsanlage. Das rekuperative Bremsmoment wird durch den Generator in Nm gestellt, während das Reibbremsmoment über einen hydraulischen Druck (in bar) eingestellt wird. Da sich dieser Reibbrems-Koeffizient cp z.B. über die Lebensdauer oder in Abhängigkeit der Temperatur verändern kann, wird bei dem hier vorgestellten Ansatz ein Adaptionsalgorithmus für diesen Reibbrems-Koeffizient 104 verwendet, um eine Verzögerungsänderung beim Verblenden zu vermeiden.
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Dabei wird der in der Software verwendete Reibbrems-Koeffizient cp 104 auf den Reibbrems-Koeffizienten, der aktuell im Fahrzeug vorliegt, kontinuierlich adaptiert. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, dass sich nach der Adaption des Fahrerbremswunsches die Verzögerungsschwankung, die aus dem Reibbrems-Koeffizient resultiert, über ein geeignetes Verzögerungs-Signal bestimmen lässt.
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Zur Reduktion der Verzögerungsänderung beim Verblenden unter die Wahrnehmungsgrenze des Fahrers kommen zwei Adaptionsalgorithmen zur Anwendung. Zunächst wird der Fahrerbremswunsch auf die aktuelle Druck-Weg-Kennlinie 116 des Fahrzeugs angepasst. Durch diese Anpassung wird sichergestellt, dass beim Übergang von einem regenerativen Bremsmoment auf ein hydraulisches Bremsmoment immer genügend hydraulisches Volumen vorhanden ist, um den notwendigen Druck aufzubauen. Wenn diese erste Adaption erfolgt ist, kann der Reibbrems-Koeffizient 104 anhand des zeitlichen Verlaufs des Verzögerungssignals ax angepasst werden.
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2 zeigt einen Verlauf einer Verzögerung 126 während eines Verblendens 200. Das Verblenden kann beispielsweise unter Verwendung eines Bremssystems, wie es in 1 dargestellt ist ausgeführt werden. Während des Verblendens 200 wird hier das rekuperative Bremsmoment 202 reduziert und der Bremsdruck 118 angehoben. Beim Verblenden 200 kann auch der Bremsdruck 118 abgesenkt und das rekuperative Bremsmoment dafür angehoben werden. Die Verzögerung 126, das Bremsmoment 202 und der Bremsdruck 118 sind in einem Diagramm dargestellt, das auf seiner Abszisse die Zeit t und auf seiner Ordinate die Beschleunigung in m/s2, ein Moment in Nm und einen Druck in bar angetragen hat. Zu einem Zeitpunkt t0 vor dem Verblenden 200 ist das rekuperative Bremsmoment 202 auf einem konstant hohen Wert. Der Bremsdruck 118 ist auf einem konstant niedrigen Wert. Die Verzögerung 126 ist auf einem konstanten Anfangswert. Das Fahrzeug wird also ebenmäßig gebremst. Ab einem Zeitpunkt t1 beginnt das Verblenden 200. Ab dem Anfang des Verblendens 200 wird das rekuperative Bremsmoment 202 heruntergefahren und der Bremsdruck 118 erhöht, bis zu einem Zeitpunkt t2 am Ende des Verblendens 200 das rekuperative Bremsmoment 202 einen niedrigen Wert und der Bremsdruck 118 einen hohen Wert haben. Während des Verblendens 200 steigt die Verzögerung 126 an, bis sie zum Zeitpunkt t2 einen Endwert erreicht. Das Fahrzeug wird also während des Verblendens 200 immer stärker gebremst. Zu einem nachfolgenden Zeitpunkt t3 sind alle dargestellten Werte konstant und das Fahrzeug wird wieder ebenmäßig gebremst.
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Da der Bremsdruck 118 den Bremsdruckerwartungswert 204 erreicht, rührt die ansteigende Verzögerung 126 von dem falsch eingestellten Reibwertkoeffizienten her. Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird der Reibwertkoeffizient nach dem Verblenden 200 angepasst, damit beim nächsten Verblenden eine Verzögerungsdifferenz 206 geringer ist.
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Mit anderen Worten ist in 2 eine Auswertung des Verzögerungssignals ax vor und nach dem Überblenden 200 gezeigt, um eine Korrektur des ReibwertKoeffizienten durchführen zu können.
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Wenn während einer Bremsung beim Übergang von einer regenerativen Bremsung auf eine hydraulische Bremsung ausreichend Volumen vorhanden ist und der Korrektur-Faktor beim Überblenden von einem regenerativen Bremsmoment auf das hydraulische Bremsmoment nicht angepasst bzw. erhöht wird, kann ein geeignetes Verzögerungssignal ausgewertet werden, da in dieser Bremsung eine auftretende Verzögerungsänderung ausschließlich durch einen nicht passenden Reibwert-Koeffizient verursacht wird.
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Um die Adaption des Reibbrems-Koeffizient durchzuführen, wird das Verzögerungssignal ax vor dem Blendevorgang (zwischen den Zeiten t0 und t1) mit dem Verzögerungssignal ax nach dem Blendevorgang (zwischen den Zeiten t2 und t3) verglichen. Wenn sich ein signifikanter Verzögerungs-Unterschied Δax = ax nach - ax vor ergibt, wird der der Reibwert-Koeffizient cp nach Ende der Bremsung über einen cp-Korrektur-Faktor angepasst. Dieser cp-Korrektur-Faktor wird für das Verblenden bei der nächsten Bremsung verwendet, so dass die Verzögerungsänderung kleiner als bei der vorangegangenen Bremsung ist, da der Reibbrems-Koeffizient besser mit dem tatsächlichen Reibbrems-Koeffizienten übereinstimmt.
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Durch eine kontinuierliche Anpassung des cp-Korrektur-Faktors über mehrere Bremsungen ist es möglich, die Verzögerungsschwankungen soweit zu reduzieren, dass sie für den Fahrer nicht mehr spürbar sind.
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3 zeigt einen Verlauf eines Bremsdrucks 118 im Bremssystem vor einer Kennlinienanpassung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Der Bremsdruck 118 ist in einem Diagramm wie in 2 dargestellt. Im Gegensatz dazu erstreckt sich das Verblenden 200 von t1 bis t3. Der Bremsdruck erreicht den Bremsdruckerwartungswert 204 am Ende des Verblendens nicht. Bereits bevor das Verblenden 200 beendet ist, folgt der Bremsdruck 118 ab einem Zeitpunkt t2 nicht weiter einem Vorgabewert 300 und ist konstant auf einem niedrigeren Niveau. Das rekuperative Bremsmoment 202 wird aber bis zum Ende des Verblendens 200 weiter abgesenkt. Dadurch sinkt ab dem Zeitpunkt t2 die Summe aus dem rekuperativen Bremsmoment 202 und dem konventionellen Bremsmoment ab. Das Fahrzeug wird weniger gebremst.
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Die 4a und 4b zeigen Kennlinienanpassungen gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Kennlinienanpassung kann beispielsweise in einem Steuergerät, wie es in 1 dargestellt ist, ausgeführt werden. Die Kennlinie 116 ist in einem Diagramm dargestellt, das auf seiner Abszisse eine Pedalstellung 110 in Millimetern mm und auf seiner Ordinate den Bremsdruckerwartungswert 204 in bar angetragen hat. Die Kennlinie repräsentiert eine im Steuergerät hinterlegte hydraulische Steifigkeit des Bremssystems.
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In 4a liegt die tatsächliche Steifigkeit 400 des Bremssystems niedriger, als die Kennlinie 116. Der tatsächlich am Ende des Überblendens erreichte Bremsdruck 118 ist niedriger als der für die Pedalstellung 110 erwartete Bremsdruckerwartungswert 204. Damit der Unterschied zwischen dem Bremsdruckerwartungswert und dem tatsächlichen Bremsdruck 118 kleiner wird, wird die Kennlinie 116 abgesenkt um sie an die tatsächliche Steifigkeit 400 anzupassen.
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In einem Ausführungsbeispiel wird die Kennlinie 116 um einen Schritt 402 angepasst, wobei die angepasste Kennlinie 116 zwischen der alten Kennlinie 116 und der tatsächlichen Steifigkeit 400 liegt.
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In 4b liegt die tatsächliche Steifigkeit 400 des Bremssystems höher, als die Kennlinie 116. Der tatsächlich am Ende des Überblendens erreichte Bremsdruck 118 ist höher als der für die Pedalstellung 110 erwartete Bremsdruckerwartungswert 204. Damit der Unterschied zwischen dem Bremsdruckerwartungswert und dem tatsächlichen Bremsdruck 118 kleiner wird, wird die Kennlinie 116 angehoben, um sie an die tatsächliche Steifigkeit 400 anzupassen.
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Mit anderen Worten wird in den 3 und 4 der Algorithmus zur Anpassung des Fahrbremswunschs beschrieben. Anschließend wird die Anpassung des Reibbrems-Koeffizienten 104 beschrieben.
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In den 3 und 4a ist eine Korrektur der Fahrerbremswunsch-Kennlinie bei einer hydraulischen Steifigkeit, die unterhalb der Fahrerbremswunsch-Kennlinie liegt gezeigt.
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In 4b ist eine Korrektur der Fahrerbremswunsch-Kennlinie bei einer hydraulischen Steifigkeit, die oberhalb der Fahrerbremswunsch-Kennlinie liegt gezeigt.
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Beim Übergang auf eine hydraulische Bremsung wird zur Kompensation des abfallenden regenerativen Bremsmoments im Bremssystem 100 das Volumen aus der Niederdruck-Speicherkammer über die Pumpe in Richtung Radbremszylinder und Tandem-Masterzylinder zurückgeschoben, was zu einem Druckaufbau führt.
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Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.
