-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs, ein Bremssystem für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug, insbesondere ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug.
-
Stand der Technik
-
Elektrisch angetriebene Fahrzeuge weisen typischerweise eine elektrische Maschine auf, welche zum Antrieb des Fahrzeugs als Motor betrieben wird, wobei einer elektrischen Energiespeichervorrichtung oder Batterie Energie entnommen wird. In der Regel wird die elektrische Maschine auch zum Bremsen des Fahrzeugs verwendet, indem sie als Generator betrieben wird, wobei die kinetische Energie des Fahrzeugs durch die elektrische Maschine in elektrische Energie umgewandelt und in die Energiespeichervorrichtung eingespeist wird. Dies wird auch als regeneratives oder generatorisches Bremsen bezeichnet. Wenn die Batterie vollständig geladen oder aus anderen Gründen nicht in der Lage ist, die von der elektrischen Maschine gelieferte Energie aufzunehmen, wird die von der elektrischen Maschine gelieferte Energie entweder über dafür vorgesehene Verbraucher verbraucht, z.B. in elektrischen Widerständen in Wärme umgewandelt, oder es wird anstelle einer generatorischen Bremsung eine Bremsung mittels einer Reibbremsanlage durchgeführt.
-
In Reibbremsanlage wird typischerweise mittels eines elektrischen Aktuators, z.B. mittels eines durch einen elektrischen Motor betriebenen Plungers, ein Bremsdruck in einem hydraulischen System aufgebaut, welcher einen Radzylinder betätigt, um einen ersten Reibbelag gegen einen an das zu bremsende Rad gekoppelten zweiten Reibbelag zu drücken.
-
In der
DE 10 2015 213740 A1 wird eine Magnetreibungsbremse offenbart, welche eine Spule, ein mit einem ersten Reibbelag versehenes Magnetjoch und ein mit einem zweiten Reibbelag versehenes Ankerteil aufweist, wobei, wenn die Spule von einem Strom durchflossen wird, das Ankerteil in Richtung des Magnetjochs bewegt wird, so dass die Reibbeläge aneinander angedrückt werden.
-
Offenbarung der Erfindung
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung sind ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Fahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vorgesehen.
-
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung umfasst ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs ein Ermitteln eines erforderlichen Bremsmoments, ein Erzeugen eines ersten Bremsmoments durch Betreiben einer elektrischen Maschine als Generator, wobei die elektrische Maschine kinematisch an ein Rad des Fahrzeugs gekoppelt und elektrisch mit einer elektrischen Energiespeichervorrichtung verbunden ist, und ein Erzeugen eines zweiten Bremsmoments durch Betätigen einer Magnetreibungsbremse derart, dass das erste und das zweite Bremsmoment in Summe dem erforderlichen Bremsmoment entsprechen. Die Magnetreibungsbremse weist einen elektromagnetischen Aktuator aufweist, welcher einen ersten Reibbelag gegen einen kinematisch an das Rad des Fahrzeugs gekoppelten zweiten Reibbelag drückt, wobei eine zur Betätigung der Magnetreibungsbremse erforderliche elektrische Leistung zumindest teilweise durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine erzeugt wird.
-
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist ein Bremssystem für ein Fahrzeug vorgesehen. Das erfindungsgemäße Bremssystem umfasst eine elektrische Energiespeichervorrichtung, eine elektrisch mit der Energiespeichervorrichtung verbundene elektrische Maschine, welche als Motor und als Generator betreibbar ist und kinematisch an zumindest ein Rad des Fahrzeugs koppelbar ist, eine Magnetreibungsbremse mit einem ersten Reibbelag, einem kinematisch an das Rad koppelbaren zweiten Reibbelag und einem elektromagnetischen Aktuator, welcher dazu ausgebildet ist, bei Versorgung mit elektrischer Energie eine magnetische Kraft zu erzeugen, um den ersten Reibbelag und den zweiten Reibbelag aneinander zu drücken, und eine elektronische Steuerungsvorrichtung, welche mit der Energiespeichervorrichtung, der elektrischen Maschine und der Magnetreibungsbremse signalverbunden und dazu eingerichtet ist, das Fahrzeug zur Ausführung eines Verfahrens nach dem ersten Aspekt der Erfindung zu veranlassen.
-
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, z.B. ein zweispuriges Straßenfahrzeug wie ein Auto, ein Bus, ein Lastwagen oder dergleichen, mit einem Bremssystem nach dem zweiten Aspekt der Erfindung und zumindest einem Rad, welches kinematisch an die elektrische Maschine gekoppelt ist.
-
Eine der Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, ein Fahrzeug zum Teil regenerativ mithilfe einer als Generator betriebenen elektrischen Maschine und zum anderen Teil mithilfe einer Magnetreibungsbremse zu bremsen, wobei die elektrische Energie, die zum Betätigen der Magnetreibungsbremse erforderlich ist, zumindest teilweise während der Bremsung von der elektrischen Maschine erzeugt wird. Das heißt, die infolge der regenerativen Bremsung erzeugte elektrische Energie wird ganz oder teilweise zur Betätigung der Magnetreibbremse verwendet. Auf diese Weise wird der Vorteil erzielt, dass unabhängig vom Zustand der Energiespeichervorrichtung des Fahrzeugs, eine regenerative Bremsung vorgenommen werden kann.
-
Die Funktionsweise der Magnetreibungsbremse beruht auf dem Prinzip, dass mittels eines elektromagnetischen Aktuators, z.B. in Form einer Spule, eine magnetische Kraft erzeugt wird, welche direkt auf einen Reibbelagträger übertragen wird, um Reibbeläge eines ersten, karosseriefesten Reibbelagträgers und eines zweiten, radfesten Reibbelagträgers aneinander zu drücken. Auf den Reibbelagträgern kann entweder ein spezieller Reibbelag aufgebracht sein oder die Träger als solche können selbst den Reibbelag darstellen, z.B., wenn diese aus einem entsprechenden Material, wie beispielsweise Metall gebildet sind. Um eine vorbestimmte Anpresskraft zu erzeugen, benötigt die Magnetreibungsbremse aufgrund diese Funktionsprinzips relativ viel elektrische Energie. Beispielsweise kann die erforderliche Leistung in einem Bereich zwischen 80 und 140 Watt je Kilonewton Anpresskraft liegen. Dies erleichtert jedoch die Abfuhr der durch die elektrische Maschine beim regenerativen Bremsen erzeugten Energie.
-
Gemäß manchen Ausführungsformen kann das Verfahren zusätzlich ein Erfassen eines Ladezustands der elektrischen Energiespeichervorrichtung des Fahrzeugs umfassen. Wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung als voll erfasst wird, werden die elektrische Maschine und die Magnetreibungsbremse derart betrieben, dass die von der elektrischen Maschine erzeugte elektrische Leistung kleiner oder gleich der zur Betätigung der Magnetreibungsbremse erforderlichen elektrischen Leistung ist. Auf diese Weise ist es auch dann möglich, eine regenerative Bremsung durchzuführen, wenn die Energiespeichervorrichtung keine Energie mehr speichern kann.
-
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass, wenn der Ladezustand der Energiespeicherung als voll erfasst wird, die elektrische Maschine und die Magnetreibungsbremse derart betrieben werden, dass die von der elektrischen Maschine erzeugte elektrische Leistung gleich der zur Betätigung der Magnetreibungsbremse erforderlichen elektrischen Leistung ist, und wobei die Energiespeichervorrichtung elektrisch von dem elektromagnetischen Aktuator der Magnetreibungsbremse getrennt und die elektrische Maschine elektrisch mit dem elektromagnetischen Aktuator der Magnetreibungsbremse verbunden wird. Demnach wird die von der elektrischen Maschine erzeugte elektrische Energie direkt an die Magnetreibungsbremse weitergeleitet, gegebenenfalls nach einer Umrichtung, insbesondere Gleichrichtung der Spannung, insbesondere ohne die elektrische Energie in vorher in die Energiespeichervorrichtung einzuspeisen. Dies bietet den Vorteil, dass die thermische und elektrische Belastung der Energiespeichervorrichtung verringert wird.
-
Gemäß manchen Ausführungsformen kann auch vorgesehen sein, dass die zur Betätigung der Magnetreibungsbremse erforderliche elektrische Leistung zumindest teilweise der Energiespeichervorrichtung entnommen wird. Beispielsweise ist es möglich, die Magnetreibungsbremse sowohl durch die Energiespeichervorrichtung als auch durch die elektrische Maschine mit elektrischer Energie zu versorgen, z.B. dann, wenn die von der elektrischen Maschine gelieferte elektrische Energie nicht ausreicht, um das von der Magnetreibungsbremse geforderte zweite Bremsmoment zu erzeugen.
-
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass zusätzlich ein Erfassen eines Betriebszustands der elektrischen Maschine erfolgt, wobei, wenn der Betriebszustand der elektrischen Maschine als nicht funktionsfähig erfasst wird, das erforderliche Bremsmoment ausschließlich durch die Magnetreibungsbremse erzeugt wird und die zur Betätigung der Magnetreibungsbremse erforderliche elektrische Leistung ausschließlich der Energiespeichervorrichtung entnommen wird. Somit wird eine Rückfallebene bereitgestellt, falls die elektrische Maschine im Fehlerfall nicht als Generator betrieben werden kann.
-
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass zusätzlich ein Erfassen eines Betriebszustands der elektrischen Energiespeichervorrichtung erfolgt, wobei, wenn der Betriebszustands der elektrischen Energiespeichervorrichtung als nicht funktionsfähig erfasst wird, die elektrische Maschine und die Magnetreibungsbremse derart betrieben werden, dass die von der elektrischen Maschine erzeugte elektrische Leistung gleich der zur Betätigung der Magnetreibungsbremse erforderlichen elektrischen Leistung ist, und wobei die elektrische Maschine elektrisch mit dem elektromagnetischen Aktuator der Magnetreibungsbremse verbunden wird. Somit wird eine Rückfallebene bereitgestellt, falls die Energiespeichervorrichtung im Fehlerfall keine elektrische Energie an die Magnetreibungsbremse liefern kann.
-
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass der elektromagnetische Aktuator eine Spule und einen Anker aufweist, wobei der erste oder der zweite Reibbelag kinematisch an den Anker gekoppelt ist. Optional kann die Spule zusätzlich einen Kern oder ein Joch aufweisen. Der Aktuator, insbesondere die Spule und das optionale Joch, ist demnach ortsfest an einer Haltestruktur des Fahrzeugs angebracht, relativ zu welcher das Rad um eine Drehachse drehbar ist. Der Anker kann entweder an der Haltestruktur oder an dem Rad axial verschiebbar gelagert sein und trägt einen Reibbelag. Der jeweils andere Reibbelag ist an der jeweiligen anderen Struktur, also dem Rad oder dem Anker, fest angebracht. Die Magnetreibungsbremse weist somit vorteilhaft einen einfachen konstruktiven Aufbau auf.
-
Gemäß manchen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass das Fahrzeug je Rad eine Magnetreibungsbremse aufweist. Beispielsweise kann das Fahrzeug zwei Achsen mit je zwei Rädern aufweisen, so dass insgesamt vier Räder und vier Magnetreibungsbremsen vorgesehen sind.
-
Die hierin im Zusammenhang mit dem Verfahren offenbarten Merkmale und Vorteile sind auch für das Fahrzeug offenbart und umgekehrt.
-
Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnungen erläutert. Von den Figuren zeigen:
- 1 eine schematische Blockdarstellung eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
- 2 eine schematische Darstellung einer Magnetreibungsbremse eines Fahrzeugs gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
- 3 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
In den Figuren bezeichnen dieselben Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Komponenten, soweit nichts Gegenteiliges angegeben ist.
-
1 zeigt rein schematisch ein Blockschaltbild eines Fahrzeugs 100. Wie in 1 beispielhaft gezeigt, weist das Fahrzeug 100 eine elektrische Energiespeichervorrichtung 1, beispielsweise in Form eines Akkumulators, eine elektrische Maschine 2, einen optionalen Umrichter 3, Räder 4, Magnetreibungsbremsen 5 sowie eine elektronische Steuerungsvorrichtung 6 auf. Die Energiespeichervorrichtung 1, die elektrische Maschine 2, der optionale Umrichter 3, die Magnetreibungsbremsen 5 sowie die elektronische Steuerungsvorrichtung 6 bilden ein Bremssystem, insbesondere ein kombiniertes Antriebs- und Bremssystem.
-
In 1 ist rein beispielhaft ein zweispuriges Straßenfahrzeug dargestellt, welches eine Vorderachse 101, an welcher zwei Vorderräder 4 drehbar gelagert sind, und eine Hinterachse 102 aufweist, an welcher zwei Hinterräder 4 drehbar gelagert sind. Selbstverständlich kann das Fahrzeug 100 auch mehr als zwei Achsen und/oder eine andere Anzahl an Rädern 4 aufweisen. Allgemein sind die Räder 4 drehbar relativ zu einem Traggestell oder einer Haltestruktur 104 (2) gelagert. Wie in 1 ferner gezeigt ist, kann optional eine Magnetreibbremse 5 je Rad 4 vorgesehen sein.
-
Die elektrische Energiespeichervorrichtung 1 kann beispielsweise als elektrochemischer Akkumulator realisiert sein, welcher dazu eingerichtet ist eine elektrische Gleichspannung zu erzeugen. Wie in 1 schematisch dargestellt, ist der Energiespeicher 1 elektrisch mit der elektrischen Maschine 2 verbunden, beispielsweise über den Umrichter 3, welcher dazu eingerichtet ist, die von dem Energiespeicher 1 bereitgestellte Gleichspannung in eine elektrische Wechselspannung umzuwandeln.
-
Die elektrische Maschine 2 kann als elektrische Drehstrommaschine oder als Gleichstrommaschine realisiert sein. Selbstverständlich sind auch andere Typen von elektrischem Maschinen 2 denkbar. Bei dem in 1 beispielhaft gezeigten Fahrzeug 100 ist die elektrische Maschine als Drehstrommaschine realisiert, welche über den Umrichter 3 elektrisch mit der Energiespeichervorrichtung 1 verbunden ist. Die elektrische Maschine 2 kann sowohl als Motor als auch als Generator betrieben werden. Im Motorbetrieb ist die elektrische Maschine 2 dazu eingerichtet, die vom Energiespeicher 1 bereitgestellte elektrische Energie in mechanische Arbeit umzuwandeln und an einer Maschinenwelle 21 bereitzustellen. Im Generatorbetrieb ist die elektrische Maschine 2 dazu eingerichtet, an der Maschinenwelle 21 bereitgestellte mechanische Arbeit, insbesondere ein Drehmoment, in elektrische Energie umzuwandeln. Beispielsweise wird im Generatorbetrieb durch die elektrische Maschine eine elektrische Wechselspannung erzeugt, welche durch den Umrichter 3 in eine Gleichspannung umgewandelt und zum Aufladen der Energiespeichervorrichtung 1 genutzt werden kann. Im Fall einer Gleichstrommaschine kann auf den Umrichter 3 verzichtet werden.
-
Wie in 1 schematisch gezeigt ist, kann die elektrische Maschine 2 kinematisch an die Hinterräder 4 der Hinterachse 102 gekoppelt sein. Selbstverständlich ist auch denkbar, dass die elektrische Maschine 2 alternativ oder zusätzlich an die Vorderräder 4 der Vorderachse 101 kinematisch gekoppelt ist. Auch ist denkbar, dass je Rad 4 eine eigene elektrische Maschine 2 vorgesehen ist. Somit ist die elektrische Maschine 2 an zumindest ein Rad 4 kinematisch gekoppelt, beispielsweise direkt oder über ein Getriebe 105, wie in 1 symbolisch dargestellt.
-
Die Magnetreibungsbremsen 5 sind in 1 lediglich symbolisch und in 2 schematisch im Detail dargestellt. Jede Magnetreibungsbremse 5 weist einen ersten Reibbelag 51, einen zweiten Reibbelag 52 und einen elektromagnetischen Aktuator 53 auf. Wie in 2 schematisch dargestellt, kann der elektromagnetische Aktuator 53 eine Leiterspule 53A, ein optionales Joch 53B und einen magnetischen oder magnetisierbaren Anker 53C aufweisen. Wenn die Spule 53A von einem elektrischen Strom durchflossen wird, induziert sie ein magnetisches Feld, welches eine magnetische Kraft auf den Anker 53C ausübt, um diesen zu bewegen, insbesondere an das Joch 53B anzuziehen. Wie in 2 beispielhaft gezeigt ist, können die Spule 53A und gegebenenfalls das Joch 53B direkt an der Haltestruktur 104 angebracht oder allgemein ortsfest in Bezug auf diese angeordnet sein. Der Anker 53C kann, wie in 2 beispielhaft und rein schematisch gezeigt, relativ zu der Haltestruktur 104 verschiebbar gelagert (Pfeil P1). Wie in 2 rein beispielhaft gezeigt, kann der Anker 53C drehfest mit dem Rad 4 verbunden und an dem Rad 4 verschiebbar gelagert sein. Alternativ ist auch denkbar, dass der Anker 53C an der Haltestruktur verschiebbar gelagert ist, wobei der zweite Reibbelag 52 dann an einem Rotor zwischen dem Anker 53C und der Spule 53A bzw. dem Joch 53B angeordnet ist. In letzterem Fall verlaufen die Magnetfeldlinien vom Joch 53B durch einen ersten Luftspalt in den Rotor mit Reibbelag 52 und durch einen zweiten Luftspalt in den verschiebbaren Anker 53C, welcher durch das Magnetfeld zum Rotor hin angezogen wird. In einer weiteren Variante kann der Reibkontakt zwischen dem ersten Reibbelag 51 und dem zweiten Reibbelag 52 räumlich getrennt vom Magnetkreis angeordnet sein. Denkbar ist beispielsweise, dass der Anker 53C an der Haltestruktur verschiebbar gelagert ist, und dieser auf einen Rotor gezogen wird, welcher sich nicht im Luftspalt des Magnetkreises befindet. In 2 ist beispielhaft gezeigt, dass der erste Reibbelag 51 an dem Joch 53 angebracht und der zweite Reibbelag 52 durch ein fest mit dem Rad 4 verbundenes Reibelement 52A, insbesondere in Form einer Scheibe, ausgebildet ist. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Allgemein ist der zweite Reibbelag 52 drehfest mit dem Rad 4 verbunden und der erste Reibbelag 51 ist drehfest in Bezug auf die Haltestruktur104 angeordnet, wobei der Aktuator 53 dazu ausgebildet ist, bei Versorgung mit elektrischer Energie eine magnetische Kraft zu erzeugen, um den ersten Reibbelag 51 und den zweiten Reibbelag 52 aneinander zu drücken. Durch Bestromung der Spule 53A ist somit eine Reibkraft an dem Rad 4 und somit ein Bremsmoment erzeugbar.
-
Die elektronische Steuerungsvorrichtung 6 ist in 1 lediglich symbolisch als Block dargestellt und kann beispielsweise einen Prozessor (nicht dargestellt) und einen durch den Prozessor auslesbaren Datenspeicher (nicht dargestellt) aufweisen. In dem Datenspeicher, welcher insbesondere ein nicht-flüchtiger Speicher, wie z.B. ein SSD-Speicher, ein HDD-Speicher oder dergleichen, sein kann, kann Software gespeichert sein, welche den Prozessor zur Ausgabe von Prozessorsignalen veranlasst, insbesondere basierend auf Eingangssignalen. Die Ausgabesignale können als analoge oder digitale Steuersignale von der Steuerungsvorrichtung 6 ausgegeben werden.
-
Wie in 1 symbolisch durch gestrichelte Linien dargestellt, ist die elektronische Steuerungsvorrichtung 6 mit der Energiespeichervorrichtung 1, der elektrischen Maschine 2, den Magnetreibungsbremsen 5 sowie optional mit einer Schalteinrichtung 7 signalverbunden.
-
Wie in 1 rein schematisch dargestellt, kann jede Magnetreibungsbremse 5 eine Brems-Steuereinheit 50 aufweisen, welche mit der Steuerungsvorrichtung 6 signalverbunden ist, beispielsweise eine drahtgebundene Verbindung, wie z.B. ein Bus-System. Die Brems-Steuereinheiten 50 sind dazu eingerichtet, basierend auf einem von der Steuereinheit 6 empfangenen Steuersignal ein Betätigungssignal zu erzeugen, welches den Aktuator 53 dazu veranlasst, eine magnetische Kraft zu erzeugen, um die Reibbeläge 51, 52 aneinander zu drücken.
-
Die Signalverbindung zwischen der Steuerungsvorrichtung 6 und der elektrischen Maschine 2 kann beispielsweise über eine Umrichter-Steuereinheit 30 des optionalen Umrichters 3 erfolgen, wie dies in 1 beispielhaft gezeigt ist. Die Umrichter-Steuereinheit 30 kann insbesondere über eine drahtgebundene Verbindung, wie z.B. ein Bus-System, mit der Steuerungsvorrichtung 6 verbunden sein. Die Umrichter-Steuereinheit 30 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, basierend auf einem Steuersignal von der Steuerungsvorrichtung 6 ein Maschinensteuersignal zu erzeugen, welches eine Leistungsabgabe oder -aufnahme der elektrischen Maschine 2 steuert und/oder die Maschine 2 zwischen Generatorbetrieb und Motorbetrieb umschaltet. Die Umrichter-Steuereinheit 30 kann ferner dazu eingerichtet sein, Maschinen-Statussignale an die Steuerungsvorrichtung 6 auszugeben, welche beispielsweise einen Funktionszustand der elektrischen Maschine 2, eine aktuelle Leistungsaufnahme oder -abgabe der elektrischen Maschine 2 repräsentieren. Alternativ zu der Umrichter-Steuereinheit 30 kann auch eine Maschinen-Steuereinheit vorgesehen sein, welche zur Ausführung derselben Funktionen eingerichtet ist wie die Umrichter-Steuereinheit 30. Die Maschinen-Steuereinheit kann insbesondere dann vorgesehen sein, wenn kein Umrichter 3 vorgesehen ist, z.B. wenn die elektrische Maschine 2 eine Gleichstrommaschine ist.
-
Wie in 1 beispielhaft gezeigt, kann die Energiespeichervorrichtung 1 eine Speicher-Steuereinheit 10 aufweisen, welche mit der Steuerungsvorrichtung 6 verbunden ist, beispielsweise über eine drahtgebundene Verbindung, wie ein Bus-System. Die Speicher-Steuereinheit 10 kann beispielsweise dazu eingerichtet sein, Statussignale an die Steuerungsvorrichtung 6 auszugeben, welche beispielsweise einen Ladezustand und/oder einen Funktionszustand und/oder eine aktuelle Leistungsaufnahme oder -abgabe der Energiespeichervorrichtung 1 repräsentieren.
-
Die Steuerungsvorrichtung 6 kann ferner mit Sensoren oder Messaufnehmern (nicht dargestellt) des Fahrzeugs 100 verbunden sein, z.B. mit Raddrehzahlsensoren, Abstandssensoren, Bremssignalgebern oder dergleichen. Alternativ der oben beispielhaft genannten drahtgebundenen Verbindung zwischen Steuerungsvorrichtung 6 und Energiespeichervorrichtung 1, elektrischer Maschine 2 und Magnetreibungsbremsen 5 kann auch eine drahtlose Verbindung, wie z.B. WiFi oder ähnliches, zur Signalübertragung vorgesehen sein.
-
Die Steuerungsvorrichtung 6 ist dazu eingerichtet, das Fahrzeug 100 zur Ausführung eines Verfahrens zum Bremsen zu veranlassen. 3 zeigt schematisch und rein beispielhaft einen möglichen Ablauf eines Verfahrens M zum Bremsen eines Fahrzeugs 100. Das Verfahren wird nachfolgend rein beispielhaft unter Bezugnahme auf das oben beschriebene Fahrzeug 100 erläutert, ist jedoch nicht hierauf beschränkt.
-
Wie in 3 durch den Block M1 dargestellt, erfolgt in einem ersten Schritt ein Ermitteln M1 eines erforderlichen Bremsmoments. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 6 basierend auf einem von einem Bremssignalgeber erhaltenen Bremssignal ein erforderliches Bremsmoment ermitteln. Der Bremssignalgeber kann beispielsweise ein Wegesensor sein, welcher einen Betätigungsweg eines Bremspedals erfasst.
-
In einem optionalen weiteren Schritt M2 kann ein Betriebszustand der elektrischen Maschine 2 erfasst werden, z.B. mittels der Umrichter-Steuereinheit 30, welche ein entsprechendes Maschinen-Statussignal an die Steuerungsvorrichtung 6 ausgibt. In einem Entscheidungsschritt D2 ermittelt die Steuerungsvorrichtung 6, ob der Betriebszustand der elektrischen Maschine 2 als funktionsfähig oder als nicht funktionsfähig erfasst wurde. Wenn der Betriebszustand der elektrischen Maschine 2 als nicht funktionsfähig erfasst wird, wie dies in 2 durch das Symbol „-“ angezeigt ist, erzeugt die Steuerungsvorrichtung 6 in Schritt M21 ein Steuersignal, um die Magnetreibungsbremsen 5 dazu zu veranlassen, das erforderliche Bremsmoment 5 alleine zu erzeugen. Mit anderen Worten wird in diesem Fall das erforderliche Bremsmoment ausschließlich durch die Magnetreibungsbremse 5 erzeugt, insbesondere ohne dass zusätzlich eine generatorische Bremsung mithilfe der elektrischen Maschine 2 erfolgt. Die zur Betätigung der Magnetreibungsbremse 5 erforderliche elektrische Leistung wird in Schritt M21 ausschließlich der Energiespeichervorrichtung 1 entnommen.
-
Wenn in Schritt D2 der Betriebszustand der elektrischen Maschine 2 als funktionsfähig erfasst wird, wie dies in 3 durch das Symbol „+“ angezeigt ist, kann das Verfahren M zum optionalen Schritt M3 übergehen, wie dies in 3 beispielhaft gezeigt ist, oder direkt zu Schritt M4 oder M5.
-
In dem optionalen Schritt M3 kann ein Betriebszustand der elektrischen Energiespeichervorrichtung 1 erfasst werden, z.B. mittels der Speicher-Steuereinheit 10, welche ein entsprechendes Speicher-Statussignal an die Steuerungsvorrichtung 6 ausgibt. In einem Entscheidungsschritt D3 ermittelt die Steuerungsvorrichtung 6, ob der Betriebszustand der elektrischen Energiespeichervorrichtung 1 als funktionsfähig oder als nicht funktionsfähig erfasst wurde. Wenn der Betriebszustand der elektrischen Energiespeichervorrichtung als nicht funktionsfähig erfasst wird, wie dies in 3 durch das Symbol „-“ angezeigt ist, gibt die Steuerungsvorrichtung 6 in Schritt M31 ein Steuersignal an die elektrischen Maschine 2 bzw. die Umrichter-Steuereinheit 30 aus, um die elektrische Maschine 2 als Generator zu betreiben, und ein Steuersignal an die Magnetreibungsbremsen 5 bzw. die Brems-Steuereinheiten 50, um die Aktuatoren 53 der Magnetreibungsbremsen 5 zu betätigen. Das heißt, in diesem Fall wird das erforderliche Bremsmoment gemeinsam dadurch erzeugt, dass die elektrische Maschine 2 als Generator betrieben wird und die Magnetreibungsbremsen 5 betätigt werden. Da die Energiespeichervorrichtung 1 keine elektrische Energie liefern kann, werden in Schritt M31 die elektrische Maschine 2 und die Magnetreibungsbremse 5 derart betrieben, insbesondere durch die Steuerungsvorrichtung 6, dass die von der elektrischen Maschine 2 erzeugte elektrische Leistung gleich der zur Betätigung der Magnetreibungsbremse 5 erforderlichen elektrischen Leistung ist. Um die elektrische Energie, die durch den Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 2 erzeugt wird, direkt an die Magnetreibungsbremsen 5 zu übertragen, insbesondere ohne die elektrische Energie vorher in die nicht funktionsfähige Energiespeichervorrichtung 1 einzuspeisen, kann die elektrische Maschine 2 elektrisch mit dem elektromagnetischen Aktuator der Magnetreibungsbremse 5 verbunden werden. Hierzu gibt die Steuerungsvorrichtung 6 ein entsprechendes Steuersignal an die optionale Schalteinrichtung 7 aus, um einen Leistungsausgang der elektrischen Maschine 2 bzw. des Umrichters 3 mit einem Eingang der Magnetreibungsbremsen 5 bzw. deren Aktuatoren 53 zu verbinden. In 1 ist die Schalteinrichtung 7 in einem Zustand gezeigt, in welchem der Leistungsausgang der elektrischen Maschine 2 bzw. des Umrichters 3 mit einem Eingang der Magnetreibungsbremsen 5 verbunden ist. Optional kann hierbei ein Ausgang der Energiespeichereinrichtung 1 durch die Schalteinrichtung 7 von den Eingängen der Magnetreibungsbremsen 5 elektrisch getrennt werden, wie dies in 1 beispielhaft gezeigt ist.
-
Wenn in Schritt D3 der Betriebszustand der elektrischen Energiespeichervorrichtung 1 als funktionsfähig erfasst wird, wie dies in 3 durch das Symbol „+“ angezeigt ist, kann das Verfahren M zum optionalen Schritt M4 übergehen, wie dies in 3 beispielhaft gezeigt ist, oder direkt zu Schritt M5.
-
Im optionalen Schritt M4 erfolgt ein Erfassen M4 eines Ladezustands der elektrischen Energiespeichervorrichtung 1 des Fahrzeugs 100. Beispielsweise kann die Speicher-Steuereinheit 10 ein entsprechendes Statussignal an die Steuerungsvorrichtung 6 ausgeben.
-
In Schritt M5 wird ein erstes Bremsmoment erzeugt, in dem die elektrische Maschine 2 als Generator betrieben wird. Beispielsweise kann die Steuerungsvorrichtung 6 ein Steuersignal an die Umrichter-Steuereinheit 30 ausgeben, welche die elektrische Maschine 2 in einen Generatorbetrieb schaltet. Dadurch wird durch die elektrische Maschine 2 kinetische Energie des Fahrzeugs 100 in elektrische Energie umgewandelt, welche an einem Leistungsausgang der elektrischen Maschine abgegeben wird. Diese elektrische Energie kann, solange die elektrische Energiespeichervorrichtung 1 nicht voll ist bzw. nicht vollständig geladen ist, in die Energiespeichervorrichtung 1 eingespeist werden.
-
In Schritt M6 erfolgt ein Erzeugen M6 eines zweiten Bremsmoments durch Betätigen der Magnetreibungsbremsen 5 derart, dass das erste und das zweite Bremsmoment in Summe dem erforderlichen Bremsmoment entsprechen. Hierzu erzeugt die Steuerungsvorrichtung 6 ein Steuersignal und gibt dieses an die Magnetreibungsbremsen 5 aus, um diese zu Betätigen.
-
Wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung 1 in Schritt M4 als voll erfasst wird, werden in den Schritten M5 und M6 die elektrische Maschine 2 und die Magnetreibungsbremse 5 derart betrieben werden, dass die von der elektrischen Maschine 2 erzeugte elektrische Leistung kleiner oder gleich der zur Betätigung der Magnetreibungsbremse 5 erforderlichen elektrischen Leistung ist. Das heißt, die von der elektrischen Maschine 2 durch den generatorischen Betrieb erzeugte elektrische Leistung wird vollständig durch die Magnetreibungsbremsen 5 verbraucht und somit zum Bremsen des Fahrzeugs genutzt.
-
Auch dann, wenn die Energiespeichervorrichtung 1 nicht vollständig geladen ist, kann die zur Betätigung der Magnetreibungsbremse 5 erforderliche elektrische Leistung ganz oder teilweise durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Maschine 2 erzeugt werden. Optional kann ein Teil der zur Betätigung der Magnetreibungsbremsen 5 erforderlichen elektrischen Leistung der Energiespeichervorrichtung 1 entnommen werden, beispielsweise dann, wenn die von der elektrischen Maschine 2 gelieferte elektrische Leistung nicht ausreicht, um das von den Magnetreibungsbremsen 5 geforderte zweite Bremsmoment zu erzeugen.
-
Wenn der Ladezustand der Energiespeichervorrichtung 1 in Schritt M4 als voll erfasst wird, können die elektrische Maschine 2 und die Magnetreibungsbremse 5 durch die Steuerungsvorrichtung 6 in den Schritten M5 und M6 optional auch derart betrieben werden, dass die von der elektrischen Maschine 2 erzeugte elektrische Leistung gleich der zur Betätigung der Magnetreibungsbremse 5 erforderlichen elektrischen Leistung ist. Das heißt, die Magnetreibungsbremsen 5 und die elektrische Maschine 2 werden derart betrieben, dass die von den Magnetreibungsbremsen 5 verbrauchte elektrische Leistung genau der von der elektrischen Maschine 2 abgegebenen Leistung entspricht. In diesem Fall kann die Steuerungsvorrichtung 6 ein Steuersignal an die Schalteinrichtung 7 ausgeben, um die Energiespeichervorrichtung 1 elektrisch von den elektromagnetischen Aktuatoren 53 der Magnetreibungsbremsen 5 zu trennen und die elektrische Maschine 2 elektrisch mit dem elektromagnetischen Aktuator der Magnetreibungsbremsen 5 zu verbinden. Dieser Schaltzustand der Schalteinrichtung 7 ist in 1 beispielhaft gezeigt.
-
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand von Ausführungsbeispielen exemplarisch erläutert wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise modifizierbar. Insbesondere sind auch Kombinationen der voranstehenden Ausführungsbeispiele denkbar. Beispielsweise ist es möglich, ein Verhältnis von ersten und zweitem Bremsmoment frei zu wählen. Insbesondere kann während eines Bremsvorgangs das durch die Magnetreibungsbremsen erzeugte zweite Bremsmoment zumindest zeitweise auch Null sein, wenn das durch die elektrische Maschine erzeugte erste Bremsmoment ausreicht, um das erforderliche Bremsmoment bereitzustellen, und die Energiespeichervorrichtung noch nicht vollständig geladen ist. Weiterhin ist auch denkbar, dass, wenn das von der elektrischen Maschine gelieferte erste Bremsmoment nicht ausreicht, um das erforderliche Bremsmoment bereitzustellen, die Magnetreibungsbremsen aktiviert werden und die zur Betätigung der Magnetreibungsbremsen erforderliche elektrische Energie der Batterie entnommen wird. In diesem Fall liefert die elektrische Maschine Energie in die Batterie und stellt somit lediglich teilweise die zur Betätigung der Magnetreibungsbremse erforderliche elektrische Leistung durch den generatorischen Betrieb zur Verfügung.
-
Die optionale Schalteinrichtung 7 kann ferner auch andere bzw. weitere Funktionen übernehmen, als die voranstehend beschriebenen. Wenn die Schalteinrichtung 7 so geschalten ist, wie in 1 beispielhaft gezeigt, sind sowohl die elektrische Maschine 2 als auch die Energiespeichervorrichtung 1 elektrisch mit dem Umrichter 3 verbunden. In diesem Fall können die Magnetreibungsbremsen 5 im Generatorbetrieb der elektrischen Maschine 2 durch diese und parallel durch die Batterie gespeist werden, beispielsweise dann, wenn die vom der elektrischem Maschine bereitgestellte elektrische Leistung nicht ausreicht, um das gewünschte Bremsmoment durch die Magnetreibbremsen 5 zu erzeugen. In dem Fall, dass der Umrichter 3 nicht mehr funktionstüchtig ist, kann der Schalter 7 umgeschaltet werden, sodass die Magnetreibbremsen 5 direkt aus der Energiespeichervorrichtung 1 versorgt werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102015213740 A1 [0004]
