DE102019125737A1

DE102019125737A1 - Erhöhung der Restlebensdauer der Bremsen eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs

Info

Publication number: DE102019125737A1
Application number: DE102019125737.9A
Authority: DE
Inventors: Lorenzo Schürmann; Felix Wittmann
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2021-03-25

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Restlebensdauer von Verschleißteilen der Reibbremsen eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erhöhung der Restlebensdauer von Verschleißteilen der Reibbremsen eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs.
Steuerungssoftware von Elektro- und Hybridfahrzeugen erlaubt heute bei vielen Modellen eine (stufenlose) Einstellung der Höhe der rekuperativen Bremsleistung im Rahmen der Systemgrenzen. Dies bemerkt der Fahrer, wenn er vom Gaspedal geht und das Fahrzeug ohne aktiven Bremsbefehl bereits verzögert. Darüber hinaus bieten kontinuierliche Fortschritte in der Sensortechnik immer zuverlässigere Aussagen über den aktuellen Verschleiß-Zustand der Bremsanlage.
Autofahrer werden regelmäßig auf einen nötigen Wechsel der VerschleißTeile der Bremsanlage hingewiesen. Je nach persönlicher Situation der Fahrer kann ein Werkstattaufenthalt nicht innerhalb der angegebenen „RestLaufleistung“ erfolgen, beispielsweise wenn eine längere Reise mit dem Fahrzeug ansteht. Das Fahrzeug bietet dem Fahrer in dieser Situation keine Möglichkeit, die „Rest-Laufzeit“ zu erweitern.
Die DE 10 2017 219 978 A1 betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des Verschleißzustandes eines Bremsbelages oder einer Kupplungsscheibe. Der Verschleißzustand des Bremsbelages einer Bremse eines Fahrzeugs wird mittels Sensoren erfasst und eine Reibarbeit bestimmt, wobei bei Erreichen einer bestimmten Reibarbeit einem Fahrer des Fahrzeugs ein Verschleißsignal durch eine Warninformation angegeben wird.
Die DE 10 316 090 A1 offenbart ein Verfahren zur Reduzierung einer Bremslast an wenigstens einer Radbremse. Das Verfahren dient zur Überwachung eines Verschleißes eines Bremsbelags der Radbremse eines Fahrzeugs, wobei einem Fahrer des Fahrzeugs bei Unterschreitung eines Schwellenwerts eine Warnung ausgegeben und eine Rekuperations-Bremsleistung des Fahrzeugs erhöht wird.
Aus der DE 10 2011 013 592 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage eines Kraftwagens bekannt. Das Verfahren dient zur Regelung einer Rekuperationsbremsung der Bremsanlage in Abhängigkeit von einem Verschleißzustand von Bremsen des Kraftwagens.
Vor diesem Hintergrund hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit denen sich die Restlebensdauer der Bremsen eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs erhöhen lässt.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8. Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Erfindungsgemäß wird im Falle eines erkannten kritischen VerschleißZustandes der konventionellen Bremsanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs ein spezieller Fahrmodus angeboten, mit dem sich die Restlebensdauer der Verschleißteile der Bremsanlage erhöhen lässt.
Bei einem kritischen Abnutzungsgrad der Bremsanlage (Scheibe und/oder Beläge) wird dem Fahrer die voraussichtliche Restlaufleistung angezeigt, mit dem Hinweis, innerhalb dieser einen Bauteiltausch beim Vertragshändler durchzuführen. Gleichzeitig wird die Option angeboten, einen dedizierten Fahrmodus zu aktivieren, in dem sich das Fahrzeug konsequent auf die Schonung der Reibbremse und damit die Maximierung der Restlebensdauer der Bremse einstellt. Ein beispielhafter Anwendungsfall sind längere Urlaubsreisen, innerhalb derer kein Werkstattbesuch zur Wartung der Bremsanlage praktikabel ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erhöhung der Restlebensdauer der Verschleißteile einer Reibbremsanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, worin bei einem kritischen Abnutzungsgrad der Verschleißteile der Reibbremsanlage auf Anforderung eines Fahrers des Fahrzeugs ein spezieller Fahrmodus aktiviert wird, der die Beanspruchung der Reibbremsanlage im Fahrbetrieb verringert.
Die Reibbremsanlage eines Fahrzeugs umfasst eine Reihe von Verschleißteilen. Dazu zählen insbesondere Bremsscheiben und Bremsbeläge. Diese müssen ausgetauscht werden, wenn ihre Abnutzung ein bestimmtes Ausmaß erreicht hat, damit die ordnungsgemäße Funktion des Reibbremssystems gewährleistet ist und das Reibbremssystem ein erforderliches Bremsmoment erzeugen kann.
Unter einem kritischen Abnutzungsgrad von Verschleißteilen wird im Rahmen der vorliegenden Beschreibung ein Abnutzungsgrad mindestens eines Verschleißteils verstanden, bei dem der ordnungsgemäße Betrieb der Reibbremse aufgrund von Erfahrungswerten des Automobilherstellers nur noch für eine bestimmte Restlaufzeit gewährleistet ist, die beispielsweise mit einer Fahrstrecke von ca. 2.500 km assoziiert ist.
Bei Vorliegen eines kritischen Abnutzungsgrads eines Verschleißteils wird der Fahrer des Fahrzeugs darüber informiert, dass ein Austausch des entsprechenden Teils innerhalb einer bestimmten Restlaufzeit erfolgen muss, beispielsweise innerhalb der nächsten 2.500 km Fahrstrecke, da sonst die Funktionalität der Bremsanlage nicht mehr gewährleistet werden kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens erhält der Fahrer die Information über eine Anzeige im Fahrzeug. In einer weiteren Ausführungsform erhält der Fahrer die Information über das bordeigene Infotainment-System. In einer alternativen Ausführungsform erhält der Fahrer die Information über ein alternatives Ausgabemedium, z.B. über ein Smartphone durch eine darauf installierte Softwareanwendung (App).
Erfindungsgemäß wird dem Fahrer zusammen mit dem Hinweis eine Option angeboten, einen speziellen Fahrmodus zu aktivieren, um die genannte Restlaufzeit zu erhöhen. Aktiviert des Fahrer den speziellen Fahrmodus, wird die Beanspruchung der Reibbremsanlage im Fahrbetrieb verringert.
In einer Ausführungsform wird in dem speziellen Fahrmodus bei Bremsvorgängen die im Rahmen der Systemgrenzen maximal mögliche Bremsverzögerung über die im Fahrzeug vorhandenen E-Maschinen ausgeschöpft. Hierfür wird der Verzögerungsgrenzwert, ab dem die mechanische Bremse zugeschaltet wird, auf den im Rahmen der Systemgrenzen maximal zulässigen Wert erhöht. Die Unterstützung der Bremsvorgänge durch maximale Rekuperation kinetischer Energie über die im Fahrzeug vorhandenen E-Maschinen entlastet die Reibbremsanlage.
In einer weiteren Ausführungsform werden im speziellen Fahrmodus die Höchstgeschwindigkeit und die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs beschränkt. Dadurch lassen sich Situationen vermeiden, die eine hohe Bremsarbeit erfordern.
In einer weiteren Ausführungsform werden im speziellen Fahrmodus an das Bremssystem des Fahrzeugs gekoppelte Fahrerassistenzsysteme auf eine bestmögliche Schonung der Bremsanlage eingestellt. In einer Ausführungsform wird mittels eines radargestützten Abstandstempomats ein vergrößerter Mindestabstand zum Vorderwagen eingestellt. Dadurch ergibt sich bei Bremsvorgängen mehr Spielraum für den Einsatz der elektrischen Maschinen im Generatorbetrieb anstelle der Reibbremse. Das Fahrzeug wird primär über die Rekuperation kinetischer Energie durch die elektrischen Maschinen abgebremst.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zur Steuerung eines eine Reibbremsanlage und mindestens eine elektrische Maschine umfassenden Bremssystems eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, die dafür eingerichtet ist, auf Anforderung eines Fahrers des Fahrzeugs einen speziellen Fahrmodus zu aktivieren, der die Beanspruchung der Reibbremsanlage im Fahrbetrieb verringert.
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, einen kritischen Abnutzungsgrad mindestens eines Verschleißteils der Reibbremsanlage zu erkennen. In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, Daten zur Dicke mindestens eines Bremsbelags des Reibbremssystems zu empfangen und zu verarbeiten und ein Unterschreiten einer vorgegebenen Mindestdicke als kritischen Abnutzungsgrad zu erkennen. In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, Daten zur Beschaffenheit der Oberfläche einer Bremsscheibe des Reibbremssystems zu empfangen und zu verarbeiten und ein Überschreiten eines vorgegebenen Maßes an Oberflächenunebenheit als kritischen Abnutzungsgrad zu erkennen.
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, bei Erkennen eines kritischen Abnutzungsgrads mindestens eines Verschleißteils der Reibbremsanlage einen Fahrer des Fahrzeugs darüber zu informieren, dass ein Austausch des entsprechenden Teils innerhalb einer bestimmten Restlaufzeit erfolgen muss, und dem Fahrer eine Option zur Aktivierung des speziellen Fahrmodus anzubieten.
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, die Information über das bordeigene Infotainment-System auszugeben. In einer alternativen Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, die Information an ein Smartphone zu übermitteln.
In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, nach Aktivierung des speziellen Fahrmodus bei einem Bremsvorgang die über die im Fahrzeug vorhandenen E-Maschinen im Rahmen der Systemgrenzen maximal mögliche Bremsverzögerung auszuschöpfen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, nach Aktivierung des speziellen Fahrmodus die Höchstgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs auf vorgegebene Höchstwerte zu beschränken. In einer Ausführungsform betragen die Höchstwerte nicht mehr als 90% der Maximalwerte. In einer weiteren Ausführungsform betragen die Höchstwerte nicht mehr als 80% der Maximalwerte, oder sogar nicht mehr als 70%, insbesondere nicht mehr als 60% der Maximalwerte. In einer Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, die Höchstgeschwindigkeit nach Aktivierung des speziellen Fahrmodus auf maximal 120 km/h zu begrenzen. In einer weiteren Ausführungsform wird die Höchstgeschwindigkeit auf maximal 100 km/h begrenzt, oder sogar auf maximal 80 km/h.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, nach Aktivierung des speziellen Fahrmodus an das Bremssystem des Fahrzeugs gekoppelte Fahrerassistenzsysteme auf eine bestmögliche Schonung der Reibbremsanlage einzustellen. In einer speziellen Ausführungsform ist die Vorrichtung dafür eingerichtet, nach Aktivierung des speziellen Fahrmodus mittels eines radargestützten Abstandstempomats einen Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug einzustellen, der größer ist als ein üblicher Sicherheitsabstand. In einer Ausführungsform ist der Mindestabstand mindestens 25% größer als der Sicherheitsabstand, beispielsweise mindestens 50% größer. In einer weiteren Ausführungsform beträgt der Mindestabstand mindestens das Doppelte des üblichen Sicherheitsabstands.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglichen es einem Fahrzeugnutzer, bei Bedarf (z.B. im Rahmen einer längeren Reise) einen nötigen Austausch von Verschleißteilen hinauszuzögern, ohne die Fahrzeugsicherheit zu gefährden. Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung.
Es versteht sich, dass die vor anstehend 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.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens soll nachfolgend an einem konkreten Beispiel beschrieben werden:

Zum Zeitpunkt x wird über die im Fahrzeug verbaute Sensorik ein kritischer Verschleiß-Zustand der Bremsbeläge erkannt und aufgrund von Erfahrungswerten des Automobilherstellers mit einer Restlaufzeit von ca. 2.500 km assoziiert.

Dem Fahrer wird über das bordeigene Infotainment System (oder alternative Ausgabemedien, z.B. eine Smartphone-App) der Hinweis gegeben, dass ein Austausch der Beläge innerhalb von 2.500 km erfolgen muss, da sonst die Funktionalität der Bremsanlage nicht mehr gewährleistet werden kann. Zusammen mit dem Hinweis wird eine Option angeboten, die genannte Restlaufzeit von 2.500 auf 3.500 km zu erhöhen.
Akzeptiert der Fahrer diese Option, wird ein spezieller Fahrmodus eingeschaltet, der die Belastung der mechanischen Bremse reduziert. Über die Steuerungssoftware wird die Rekuperation von Bremsenergie über die bordeigene E-Maschine auf den maximal möglichen Wert erhöht. Hierzu erfolgt eine Erhöhung des Verzögerungsgrenzwertes, ab dem die mechanische Bremse zugeschaltet wird.
Ist eine noch stärkere Erhöhung der Restlaufzeit erforderlich, werden im speziellen Fahrmodus weitere Maßnahmen zur Schonung der Reibbremse aktiviert. Beispielsweise können die Höchstgeschwindigkeit und/oder die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs begrenzt werden, um die Wahrscheinlichkeit zu verringern, dass Situationen auftreten, in denen eine hohe Bremsleistung erforderlich ist. Zudem kann bei entsprechend ausgestatteten Fahrzeugen ein über einen Abstandstempomaten kontrollierter Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug erhöht werden, damit der überwiegende Teil der Bremsvorgänge ausschließlich von den elektrischen Maschinen durchgeführt werden kann.
Der spezielle Fahrmodus kann entweder manuell vom Fahrer deaktiviert werden, oder er wird vom Mechaniker nach erfolgtem Tausch der Bremsbeläge zurückgesetzt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102017219978 A1 [0004]
DE 10316090 A1 [0005]
DE 102011013592 A1 [0006]

Claims

Verfahren zur Erhöhung der Restlebensdauer der Verschleißteile einer Reibbremsanlage eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, worin bei einem kritischen Abnutzungsgrad der Verschleißteile der Reibbremsanlage auf Anforderung eines Fahrers des Fahrzeugs ein spezieller Fahrmodus aktiviert wird, der die Beanspruchung der Reibbremsanlage im Fahrbetrieb verringert.
Verfahren nach Anspruch 1, worin in dem speziellen Fahrmodus bei Bremsvorgängen die im Rahmen der Systemgrenzen maximal mögliche Verzögerung über die im Fahrzeug vorhandenen E-Maschinen ausgeschöpft wird.
Verfahren nach Anspruch 2, worin in dem speziellen Fahrmodus der Verzögerungsgrenzwert, ab dem die Reibbremse zugeschaltet wird, auf den maximal zulässigen Wert erhöht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin in dem speziellen Fahrmodus die Höchstgeschwindigkeit des Fahrzeugs beschränkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin in dem speziellen Fahrmodus die Beschleunigungsleistung des Fahrzeugs beschränkt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin in dem speziellen Fahrmodus an das Bremssystem des Fahrzeugs gekoppelte Fahrerassistenzsysteme auf eine bestmögliche Schonung der Bremsanlage eingestellt werden.
Verfahren nach Anspruch 6, worin in dem speziellen Fahrmodus mittels eines radargestützten Abstandstempomats ein vergrößerter Mindestabstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug eingestellt wird.
Vorrichtung zur Steuerung eines eine Reibbremsanlage und mindestens eine elektrische Maschine umfassenden Bremssystems eines Elektro- oder Hybridfahrzeugs, welche dafür eingerichtet ist, auf Anforderung eines Fahrers des Fahrzeugs einen speziellen Fahrmodus zu aktivieren, der die Beanspruchung der Reibbremsanlage im Fahrbetrieb verringert.
Vorrichtung nach Anspruch 8, welche dafür eingerichtet ist, einen kritischen Abnutzungsgrad mindestens eines Verschleißteils der Reibbremsanlage zu erkennen.
Vorrichtung nach Anspruch 9, welche dafür eingerichtet ist, bei Erkennen eines kritischen Abnutzungsgrads mindestens eines Verschleißteils der Reibbremsanlage einen Fahrer des Fahrzeugs darüber zu informieren, dass ein Austausch des entsprechenden Teils innerhalb einer bestimmten Restlaufzeit erfolgen muss, und dem Fahrer eine Option zur Aktivierung des speziellen Fahrmodus anzubieten.