DE102019205180A1

DE102019205180A1 - Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE102019205180A1
Application number: DE102019205180.4A
Authority: DE
Inventors: Stefan Weiss; Christoph Schuster; Joachim Sick; Robert Rauch; Raphael Thomann; Jonas Heumüller; Martin Reichenecker; Michael Rommel; Thomas Weigelt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-04-11
Filing date: 2019-04-11
Publication date: 2020-10-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs, dass einen elektrischen Antriebsmotor umfasst, wobei das Fahrzeug unter Verwendung einer Regelung des elektrischen Antriebsmotors zum Stillstand gebracht wird.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs, eine Vorrichtung, ein Computerprogramm und ein Fahrzeug.
Stand der Technik
Zum Bremsen eines Fahrzeugs stehen verschiedene technische Vorrichtungen zur Verfügung, beispielsweise Radbremsen oder auch Elektromotoren, die entweder generatorisch betrieben werden, so dass in der Spule des Elektromotors ein bremsendes Magnetfeld induziert wird, oder die gezielt so bestromt werden, dass der Elektromotor mit einem das Fahrzeug verzögernden Moment beaufschlagt ist.
Die Regelung von elektrischen Motoren in Fahrzeugen basiert in der Regel auf einem Sollmoment als Führungsgröße. Da elektrische Motoren unabhängig von der Drehrichtung sowohl ein positives als auch ein negatives Moment stellen können, besteht im Bereich niedriger Geschwindigkeiten das Problem, eine bestimmte Position oder Geschwindigkeit des elektrischen Motors genau zu stellen. Hierbei muss sichergestellt werden, dass zu keinem Zeitpunkt ein Moment erzeugt wird, dass das Fahrzeug entgegen einer gewünschten Bewegungsrichtung beschleunigt. Falls beispielsweise gewünscht ist, das Fahrzeug mittels des elektrischen Motors bis zum Stillstand abzubremsen, muss sichergestellt werden, dass unmittelbar auf den Stillstand keine Rückwärtsfahrt erfolgt, die durch ein entsprechendes Moment des elektrischen Motors eingeleitet wird.
Der Stillstand des Fahrzeugs wird üblicherweise basierend auf einer Auswertung der Fahrzeuggeschwindigkeit erkannt, die Fahrzeuggeschwindigkeit wiederum wird aus einer Raddrehzahl abgeleitet. Hierfür werden üblicherweise Inkrementalgeber verwendet, so dass das Geschwindigkeitssignal des Fahrzeugs nur als unstetige Funktion vorliegt. Bedingt durch diese Messungenauigkeit sowie die Tatsache, dass Latenzen bei der Signalverarbeitung vorhanden sind, ist die Verwendung der Raddrehzahl als Eingangsgröße zur Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Bereich niedriger Geschwindigkeiten, insbesondere bei Geschwindigkeiten nahe null, nicht geeignet.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs, das einen elektrischen Antriebsmotor umfasst, hat demgegenüber den Vorteil, dass das Fahrzeug unter Verwendung einer Regelung des elektrischen Antriebsmotors zum Stillstand gebracht wird.
Besonders vorteilhaft ist, dass zur Regelung des elektrischen Antriebsmotors eine Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors als Regelgröße verwendet wird. In besonders vorteilhafter Ausgestaltung kann die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors hierbei mittels eines Geberrades und eines Drehzahlsensors direkt am elektrischen Antriebsmotor erfasst werden.
Vorteilhaft ist, dass zur Regelung des elektrischen Antriebsmotors eine Winkelposition des elektrischen Antriebsmotors als Regelgröße verwendet wird. In vorteilhafter Ausgestaltung kann die Winkelposition des elektrischen Antriebsmotors mittels eines Geberrades und eines Drehwinkelsensors unmittelbar am elektrischen Antriebsmotor erfasst werden.
Vorteilhaft ist, dass die Regelung des elektrischen Antriebsmotors unter Verwendung einer Trajektorie der Regelgröße erfolgt. Unter Trajektorie ist hierbei insbesondere ein Zeitlicher Verlauf von Sollwerten der Regelgröße, also eine Zuordnung von Sollwerten der Regelgröße zu einem Zeitpunkt in der Zukunft, zu verstehen.
Besonders vorteilhaft ist, dass, nachdem ein Initiierungsereignis erfasst wurde, eine Momentenregelung des Antriebsmotors beendet wird und die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors als Regelgröße verwendet wird. Somit kann vorteilhafter Weise bei einem normalen Betrieb des Fahrzeugs der Antriebsmotor mittels einer üblichen Momentenregelung betrieben werden. Bei einem beabsichtigten Bremsen bis zum Stillstand des Fahrzeugs wird vorteilhafter Weise auf eine Regelung umgeschaltet, die die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors als Regelgröße verwendet, da eine Momentenregelung bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten, wie sie kurz vor Stillstand des Fahrzeugs auftreten, nicht geeignet ist.
Besonders vorteilhaft ist, dass, nachdem ein Initiierungsereignis erfasst wurde, eine Momentenregelung des Antriebsmotors beendet wird und die Winkelposition des elektrischen Antriebsmotors als Regelgröße verwendet wird. Hierbei lassen sich die gleichen Vorteile wie im vorgenannten Ausführungsbeispiel realisieren.
Besonders vorteilhaft ist, dass das Unterschreiten einer Drehzahlschwelle das Initiierungsereignis darstellt. Alternativ oder zusätzlich kann eine Bremsanforderung bei der Bildung des Initiierungsereignisses berücksichtigt werden. In besonders vorteilhafter Weise wird die Drehzahlschwelle derart gewählt, dass bei einem Unterschreiten der Drehzahlschwelle mit großer Wahrscheinlichkeit davon auszugehen ist, dass das Fahrzeug zum Stillstand gebracht werden soll.
Besonders vorteilhaft ist, dass das Fahrzeug an einer vorgegebenen Position zum Stillstand gebracht werden soll. Anhand der vorgenannten Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es nicht nur möglich, das Fahrzeug unter Verwendung einer Regelung eines elektrischen Antriebsmotors zuverlässig zum Stillstand zu bringen, sondern auch das Fahrzeug an einer zuvor definierten Position zum Stillstand zu bringen. Das Fahrzeug kann also unter Verwendung dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit niedrigen Geschwindigkeiten bewegt, und somit zentimetergenau positioniert werden.
Vorteilhaft ist, dass das Fahrzeug ohne Verwendung einer weiteren Bremseinrichtung, insbesondere eine Radbremseinrichtung, zum Stillstand gebracht wird. Unter Radbremseinrichtung sind hierbei insbesondere Bremseinrichtungen, die über Reibungseffekte bremsend auf das Fahrzeug einwirken, wie z.B. Scheiben- und Trommelbremsen, zu verstehen. Unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es möglich, das Fahrzeug ausschließlich unter Verwendung des elektrischen Antriebsmotors zum Stillstand zu bringen.
Vorteilhaft ist eine Vorrichtung, die eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen. Vorteilhaft ist außerdem ein Computerprogramm, das eingerichtet ist, jeden Schritt des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit abläuft. Vorteilhaft ist ferner ein Fahrzeug, das die vorteilhafte Vorrichtung umfasst.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher vorgestellt. Dabei zeigen in:
Figurenliste

1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, dass zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist;
2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Verfahrens.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs (10), dass zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Das Fahrzeug (10) umfasst eine Steuereinheit (12), bei der es sich insbesondere um die Steuereinheit einer Leistungselektronik handeln kann. Das Fahrzeug (10) umfasst ferner einen elektrische Antriebsmotor (14), der dazu eingerichtet ist, ein Rad (11) des Fahrzeugs (10) anzutreiben. An dem elektrischen Antriebsmotor (14) ist eine Sensorvorrichtung (15) derart angeordnet, dass die Sensorvorrichtung (15) eine Winkelposition und/oder eine Drehdrahl des elektrischen Antriebsmotors (14) erfasst und an die Steuereinheit (12) übermittelt. Die Steuereinheit (12) steht über eine Signalleitung mit dem elektrischen Antriebsmotor (14) in Verbindung, so dass der elektrische Antriebsmotor (14) durch die Steuereinheit (12) geregelt und/oder gesteuert werden kann. Eine gewünschte Halteposition für das Fahrzeug (10) ist in 1 mit Bezugszeichen 20 bezeichnet. Der Abstand zwischen einer Berührungsfläche des Rades (11) mit einem Untergrund und der gewünschten Halteposition (20) ist durch Bezugszeichen 22 bezeichnet. Die Berührungsfläche des Rades (11) mit dem Untergrund definiert somit eine Referenzposition zum Bestimmen des Abstands (22) des Fahrzeugs zu der gewünschten Halteposition (20).
2 zeigt einen schematischen Ablauf eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das vorgestellte Ausführungsbeispiel startet mit Schritt 100. Anschließend wird Schritt 110 durchgeführt.
In Schritt 110 wird überprüft, ob eine Drehzahl des Fahrzeugs (10) unterhalb einer vorgegebenen Drehzahlschwelle liegt. Bei der Drehzahl des Fahrzeugs (10) handelt es sich insbesondere um eine Raddrehzahl. Liegt die Drehzahl unterhalb der Drehzahlschwelle, so stellt dies ein Initiierungsereignis dar und Schritt 120 folgt im Anschluss an Schritt 110. Liegt die Drehzahl des Fahrzeugs (10) oberhalb der Drehzahlschwelle, folgt erneut Schritt 100 auf Schritt 110.
In Schritt 120 wird ein Regelungsmodus für die Regelung des elektrischen Antriebsmotors (14) gewechselt. Beim Start des Asuführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde zur Regelung des elektrischen Antriebsmotors (14) ein Momentenregelung verwendet. In Schritt 120 wird die Momentenregelung beendet und eine Drehzahl des elektrischcen Antriebsmotors (14) als Regelgröße verwendet oder eine Winkelposition des elektrischen Antriebsmotors (14) als Regelgröße verwendet. Im Anschluss an Schritt 120 folgt Schritt 130.
In Schritt 130 wird der Ist-Wert der zu regelnden Größe erfasst. Bei der zu regelnen Größe handelt es sich entsprechend der Auswahl in Schritt 120 entweder um die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors (14) oder um die Winkelposition des elektrischen Antriebsmotors (14). Im Anschluss an Schritt 130 wird Schritt 140 durchgeführt.
In Schritt 140 wird der in Schritt 130 erfasste Ist-Wert mit einem Soll-Wert verglichen und eine Abweichung zwischen Ist-Wert und Soll-Wert ermittelt. Im Anschluss an Schritt 140 wird Schritt 150 durchgeführt.
In Schritt 150 wird ausgehend von dem Ergebnis des Vergleichs in Schritt 140 eine Stellgröße für den elektrischen Antriebsmotor (14) bestimmt. Anschließend wird der elektrische Antriebsmotor (14) mit der Stellgröße beaufschlagt.
Die Schritte 130, 140 und 150 werden zyklisch durchgeführt, um eine Regelung des elektrischen Antriebsmotor (14) zu realisieren. Erfindungsgemäß wird diese Regelung des elektrischen Antriebsmotors bis zum Stillstand des Fahrzeugs (10) verwendet. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, bei der Regelung des elekrischen Antriebsmotors (14) eine Entfernung (22) zwischen dem Rad (11) des Fahrzeugs (10) und der gewünschten Halteposition (20) zu berücksichtigen, so dass das Rad (11) genau an der gewünschten Halteposition (20) zum Stillstand kommt. Alternativ ist es möglich, die Regelung solange durchzuführen, bis das Fahrzeug (10) eine gewünschte Distanz zurückgelegt hat, ohne eine konkrete Halteposition (20) vorzugeben. Zur Erfassung der zurückgelegten Distanz des Fahrzeugs (10) wird vorteilhafter Weise der bekannte Zusammmenhang zwischen der Winkelposition des elektrischen Antriebsmotors bzw. der Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors und der durch das Fahrzeug (10) zurückgelegten Entfernung verwendet.

Claims

Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs (10), das einen elektrischen Antriebsmotor (14) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) unter Verwendung einer Regelung des elektrischen Antriebsmotors (14) zum Stillstand gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des elektrischen Antriebsmotors (14) eine Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors (14) als Regelgröße verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des elektrischen Antriebsmotors (14) eine Winkelposition des elektrischen Antriebsmotors (14) als Regelgröße verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung des elektrischen Antriebmotors (14) unter Verwendung einer Trajektorie der Regelgröße erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem ein Initiierungsereignis erfasst wurde, eine Momentenregelung des Antriebsmotors (14) beendet wird und die Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors (14) als Regelgröße verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem ein Initiierungsereignis erfasst wurde, eine Momentenregelung des Antriebsmotors (14) beendet wird und die Winkelposition des elektrischen Antriebsmotors (14) als Regelgröße verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Unterschreiten einer Drehzahlschwelle das Initiierungsereignis darstellt.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) an einer vorgegebenen Position (20) zum Stillstand gebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug (10) ohne Verwendung einer weiteren Bremseinrichtung, insbesondere einer Radbremseinrichtung, zum Stillstand gebracht wird.
Vorrichtung, eingerichtet jeden Schritt des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen.
Computerprogramm, das eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens nach einem der vorangegangenen Ansprüche durchzuführen, wenn das Computerprogramm auf einer Recheneinheit abläuft.
Fahrzeug (10), das die Vorrichtung nach Anspruch 10 umfasst.