DE102021101066A1

DE102021101066A1 - Regelungssystem für nutzbremsung/blockierschutzbremsung

Info

Publication number: DE102021101066A1
Application number: DE102021101066.7A
Authority: DE
Inventors: Yixin Yao; Yanan Zhao; Mark Steven Yamazaki
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2020-01-21
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2021-07-22
Also published as: US11654875B2; US20210221343A1; CN113212171A

Abstract

Die vorliegende Offenbarung sieht ein Regelungssystem für Nutzbremsung/Blockierschutzbremsung vor. Ein Fahrzeug beinhaltet eine elektrische Maschine, Reibungsbremsen und einen Regler. Die elektrische Maschine ist dazu konfiguriert, während des Nutzbremsens eine Batterie wieder aufzuladen. Die Reibungsbremsen sind dazu konfiguriert, Drehmoment auf die Räder des Fahrzeugs aufzubringen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern. Der Regler ist dazu programmiert, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signal zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt, ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Reibungsbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen.

Description

GEBIET DER TECHNIK
Die vorliegende Offenbarung betrifft Hybrid-/Elektrofahrzeuge und Verfahren zur Regelung des Nutzbremsens im Falle von Hybrid-/Elektrofahrzeugen.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Das Nutzbremsen ist ein Merkmal von Hybridfahrzeugen, das die Kraftstoffeffizienz verbessert, indem kinetische Energie zurückgewonnen wird, wenn das Fahrzeug während eines Bremsereignisses an Geschwindigkeit verliert. Während des Nutzbremsens kann eine elektrische Maschine als Generator betrieben werden, um die kinetische Energie des Fahrzeugs in elektrische Energie umzuwandeln, die wiederum verwendet wird, um eine Batterie aufzuladen.
KURZDARSTELLUNG
Ein Fahrzeug beinhaltet eine elektrische Maschine, Reibungsbremsen, eine Kraftübertragung und einen Regler. Die elektrische Maschine ist dazu konfiguriert, während des Nutzbremsens eine Batterie aufzuladen. Die Reibungsbremsen sind dazu konfiguriert, Drehmoment auf die Räder des Fahrzeugs aufzubringen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern. Zur Krafübertragung zählt ein Getriebe. Der Regler ist dazu programmiert, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signal zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt; ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen; ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Reibungsbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen; das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, wobei die Regelung mit geschlossenem Regelkreis ein Einstellen des Nutzbremsmoments auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Produkt aus dem Signal und dem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten und einem geschätzten Nutzbremsmoment und ein Einstellen des Nutzbremsmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Regelblocks zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments beinhaltet; und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Vorwärtskopplungskompensators weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, wobei der Vorwärtskopplungskompensator auf Übertragungsfunktionen beruht, die die Dynamik der elektrischen Maschine, die Dynamik der Reibungsbremsen und die Dynamik der Kraftübertragung und des Getriebes des Fahrzeugs repräsentieren.
Ein Fahrzeug beinhaltet eine Achse, Räder, eine elektrische Maschine, Reibungsbremsen und einen Regler. Die Achse weist eine Eingangswelle zu einem offenen Differential und eine Ausgangswelle auf, die sich aus dem offenen Differential heraus erstreckt. Die Räder sind an jeder Ausgangswelle befestigt. Die elektrische Maschine ist an der Eingangswelle befestigt und dazu konfiguriert, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs während der Nutzbremsung zu verringern. Die Reibungsbremsen sind um die Räder herum angeordnet und dazu konfiguriert, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern. Der Regler ist dazu programmiert, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signal zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt; ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem ersten Gewichtungskoeffizienten während des Blockierschutzbremsereignisses einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen; ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem zweiten Gewichtungskoeffizienten während des Blockierschutzbremsereignisses einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, das Nutzbremsmoment auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen, die einen Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments und eine Rückführregelung beinhaltet, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Vorwärtskopplungskompensators weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen.
Ein Fahrzeug beinhaltet eine elektrische Maschine, Reibungsbremsen, eine Kraftübertragung und einen Regler. Die elektrische Maschine ist dazu konfiguriert, während des Nutzbremsens eine Batterie aufzuladen. Die Reibungsbremsen sind dazu konfiguriert, Drehmoment auf die Räder des Fahrzeugs aufzubringen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern. Der Regler ist dazu programmiert, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signal zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt, ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Reibungsbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines beispielhaften Antriebsstrangs eines Hybrid-/Elektrofahrzeugs;
2 ist ein Blockschema, das ein Regelungssystem für RBS-ABS-Ereignisse darstellt;
3 ist ein Blockschema, das ein dynamisches Ausgleichssystem für eine Kraftübertragung mit geschlossenem Regelkreis darstellt, welches eine Rückführregelung beinhaltet;
4 ist ein Blockschema, das eine modifizierte Variante des Regelungssystems für RBS-ABS-Ereignisse darstellt;
5 ist ein Diagramm, das verschiedene Dämpfungsmomente darstellt, die während des Testens des Regelungssystems für RBS-ABS-Ereignisse verwendet wurden; und
6 stellt mehrere Diagramme dar, die Bremsregelungstestergebnisse während eines Blockierschutzbremsereignisses zeigen, bei dem die modifizierte Variante des Regelungssystems für RBS-ABS-Ereignisse verwendet wurde.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
In dieser Schrift sind Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben. Dabei versteht es sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele sind und andere Ausführungsformen verschiedenartige und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale könnten vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Deshalb sind in dieser Schrift offenbarte konkrete strukturelle und funktionelle Einzelheiten nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Grundlage, um den Fachmann die verschiedenen Einsatzmöglichkeiten der Ausführungsformen zu lehren. Der Durchschnittsfachmann wird erkennen, dass verschiedene Merkmale, die mit Verweis auf eine beliebige der Figuren veranschaulicht und beschrieben werden, mit Merkmalen kombiniert werden können, welche in einer oder mehreren anderen Figuren dargestellt werden, um Ausführungsformen herzustellen, die nicht im Einzelnen dargestellt oder beschrieben sind. Die veranschaulichten Kombinationen von Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung vereinbar sind, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Hybridelektrofahrzeugs (HEV) 10 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dargestellt. 1 stellt repräsentative Beziehungen zwischen den Komponenten dar. Die physische Platzierung und Ausrichtung der Komponenten innerhalb des Fahrzeugs können variieren. Das HEV 10 beinhaltet einen Antriebsstrang 12. Der Antriebsstrang 12 beinhaltet einen Motor 14, der ein Getriebe 16 antreibt. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben, beinhaltet das Getriebe 16 eine elektrische Maschine, wie etwa einen Elektromotor/Generator (M/G) 18, eine zugehörige Traktionsbatterie 20, einen Drehmomentwandler 22 und ein mehrstufiges Automatikgetriebe oder Schaltgetriebe 24 mit mehreren Übersetzungen.
Sowohl der Motor 14 als auch der M/G 18 sind Antriebsquellen für das HEV 10. Der Motor 14 stellt im Allgemeinen eine Leistungsquelle dar, die eine Brennkraftmaschine, wie etwa einen mit Benzin, Diesel oder Erdgas betriebenen Motor, oder eine Brennstoffzelle beinhalten kann. Der Motor 14 erzeugt eine Motorleistung und ein entsprechendes Motordrehmoment, das dem M/G 18 zugeführt wird, wenn eine Trennkupplung 26 zwischen dem Motor 14 und dem M/G 18 zumindest teilweise eingekuppelt ist. Der M/G 18 kann durch eine beliebige einer Vielzahl von Arten elektrischer Maschinen umgesetzt sein. Beispielsweise kann es sich bei dem M/G 18 um einen Dauermagnet-Synchronmotor handeln. Leistungselektronik konditioniert die Gleichstromleistung (DC-Leistung), welche die Batterie 20 den Anforderungen des M/G 18 gemäß bereitstellt, wie nachfolgend beschrieben. Beispielsweise kann die Leistungselektronik dem M/G 18 Dreiphasenwechselstrom (Dreiphasen-AC) bereitstellen.
Wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt ist, ist Leistungsfluss von dem Motor 14 zu dem M/G 18 oder von dem M/G 18 zu dem Motor 14 möglich. Beispielsweise können die Trennkupplung 26 eingekuppelt sein und der M/G 18 als Generator betrieben werden, um durch eine Kurbelwelle 28 und eine M/G-Welle 30 bereitgestellte Drehenergie in elektrische Energie umzuwandeln, um in der Batterie 20 gespeichert zu werden. Die Trennkupplung 26 kann zudem ausgekuppelt werden, um den Motor 14 vom Rest des Antriebsstrangs 12 zu isolieren, sodass der M/G 18 als alleinige Antriebsquelle für das HEV 10 fungieren kann. Die Welle 30 erstreckt sich durch den M/G 18. Der M/G 18 ist durchgehend mit der Welle 30 antriebsverbunden, wohingegen der Motor 14 nur dann mit der Welle 30 antriebsverbunden ist, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt ist.
Der M/G 18 ist über die Welle 30 mit dem Drehmomentwandler 22 verbunden. Der Drehmomentwandler 22 ist daher mit dem Motor 14 verbunden, wenn die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt ist. Der Drehmomentwandler 22 beinhaltet ein an der M/G-Welle 30 befestigtes Pumpenrad und ein an einer Getriebeeingangswelle 32 befestigtes Turbinenrad. Der Drehmomentwandler 22 stellt somit eine hydraulische Kopplung zwischen der Welle 30 und der Getriebeeingangswelle 32 bereit. Der Drehmomentwandler 22 überträgt Leistung von dem Pumpenrad auf das Turbinenrad, wenn sich das Pumpenrad schneller dreht als das Turbinenrad. Der Betrag des Turbinenraddrehmoments und des Pumpenraddrehmoments hängt im Allgemeinen von den relativen Drehzahlen ab. Wenn das Verhältnis der Pumpenraddrehzahl zur Turbinenraddrehzahl ausreichend hoch ist, beträgt das Turbinenraddrehmoment ein Vielfaches des Pumpenraddrehmoments. Eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung (auch als Drehmomentwandler-Sperrkupplung bekannt) 34, die im eingerückten Zustand das Pumpenrad und das Turbinenrad des Drehmomentwandlers 22 reibschlüssig oder mechanisch aneinanderkoppelt, kann ebenfalls bereitgestellt sein, wodurch eine effizientere Leistungsübertragung ermöglicht wird. Die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 kann als Anfahrkupplung betrieben werden, um eine sanfte Anfahrt des Fahrzeugs bereitzustellen. Alternativ oder in Kombination damit kann für Anwendungen, die keinen Drehmomentwandler 22 oder keine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 beinhalten, eine Anfahrkupplung ähnlich der Trennkupplung 26 zwischen dem M/G 18 und dem Schaltgetriebe 24 bereitgestellt sein. Bei einigen Anwendungen wird die Trennkupplung 26 im Allgemeinen als stromaufwärtige Kupplung und die Anfahrkupplung 34 (bei der es sich um eine Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung handeln kann) im Allgemeinen als stromabwärtige Kupplung bezeichnet.
Das Schaltgetriebe 24 kann Zahnradsätze (nicht gezeigt) beinhalten, die durch selektives Einkuppeln von Reibungselementen wie bspw. Kupplungen und Bremsen (nicht gezeigt) selektiv in unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen platziert werden, um die gewünschten mehreren separaten oder stufenweisen Antriebsverhältnisse zu erreichen. Die Reibungselemente können über einen Schaltplan gesteuert werden, der bestimmte Elemente der Zahnradsätze verbindet und trennt, um das Übersetzungsverhältnis zwischen einer Getriebeausgangswelle 36 und der Getriebeeingangswelle 32 zu steuern. Das Schaltgetriebe 24 wird auf Grundlage verschiedener Fahrzeug- und Umgebungsbetriebsbedingungen durch eine zugehörige Steuerung, wie etwa eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU), automatisch aus einem Übersetzungsverhältnis in ein anderes geschaltet. Beispielsweise kann das Schaltgetriebe 24 bei Beschleunigung aus einem niedrigeren Gang in einen höheren Gang (z. B. aus dem 3. Gang in den 4. Gang) hochgeschaltet oder aus einem höheren Gang in einen niedrigeren Gang (z. B. aus dem 5. Gang in den 4. Gang) heruntergeschaltet werden, wenn das Fahrzeug langsamer wird. Die Leistung und das Drehmoment sowohl vom Motor 14 als auch vom M/G 18 können an das Schaltgetriebe 24 abgegeben und von diesem aufgenommen werden. Das Schaltgetriebe 24 stellt dann der Ausgangswelle 36 Antriebsstrangausgangsleistung und -drehmoment bereit.
Es versteht sich, dass das mit einem Drehmomentwandler 22 verwendete hydraulisch gesteuerte Schaltgetriebe 24 lediglich ein Beispiel für ein Schaltgetriebe oder eine Getriebeandordnung darstellt; ein beliebiges Schaltgetriebe mit mehreren Übersetzungsverhältnissen, das Eingangsdrehmoment(e) von einem Motor und/oder einem Elektromotor aufnimmt und dann einer Ausgangswelle mit den unterschiedlichen Übersetzungsverhältnissen Drehmoment bereitstellt, ist für eine Verwendung mit Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung annehmbar. Beispielsweise kann das Schaltgetriebe 24 durch ein automatisiertes mechanisches (oder manuelles) Getriebe (AMT) umgesetzt sein, das einen oder mehrere Servomotoren beinhaltet, um Schaltgabeln entlang einer Schaltstange zu verschieben/zu drehen, um ein gewünschtes Übersetzungsverhältnis auszuwählen. Nach allgemeinem Verständnis des Durchschnittsfachmanns kann ein AMT zum Beispiel bei Anwendungen mit einem höheren Drehmomentbedarf verwendet werden.
Wie in der repräsentativen Ausführungsform von 1 gezeigt, ist die Ausgangswelle 36 mit einem Differential 40 verbunden. Das Differential 40 treibt ein Paar Räder 42 über entsprechende Achswellen 44 an, die mit dem Differential 40 verbunden sind. Das Differential 40 kann ein offenes Differential sein. Die Getriebeausgangswelle 36 kann auch als Eingangswelle für das Differential 40 bezeichnet werden, und die Achswellen 44 können als Ausgang von dem Differential bezeichnet werden. Die Welle 36, das Differential 40, die Achswellen 44 und ein Paar der Räder 42 können eine Achse 43 bilden. Das Fahrzeug kann auch ein zweites Paar Räder 42 beinhalten, die nicht Teil der Achse 43 sind. Das Differential überträgt ungefähr das gleiche Drehmoment an jedes Rad 42, während es geringfügige Drehzahldifferenzen zulässt, wie etwa, wenn das Fahrzeug um eine Kurve fährt. Jedes der Räder 42 weist Reifen auf, die die Straßenoberfläche berühren, um das HEV 10 anzutreiben. Es können unterschiedliche Arten von Differentialen oder ähnlichen Vorrichtungen verwendet werden, um Drehmoment vom Antriebsstrang auf ein Rad oder mehrere Räder zu verteilen. In einigen Anwendungen kann die Drehmomentverteilung zum Beispiel in Abhängigkeit vom konkreten Betriebsmodus oder der konkreten Betriebsbedingung variieren.
Der Antriebsstrang 12 beinhaltet ferner eine zugeordnete Steuerung 50 wie bspw. eine Antriebsstrangsteuereinheit (PCU). Sie ist zwar als einzelne Steuerung dargestellt, doch kann die Steuerung 50 Teil eines größeren Steuersystems sein und durch verschiedene andere Steuerungen gesteuert werden, die über das gesamte Fahrzeug 10 verteilt sind, etwa eine Fahrzeugsystemsteuerung (VSC). Dementsprechend versteht es sich, dass die Antriebsstrangsteuereinheit 50 und eine oder mehrere andere Steuerungen gemeinsam als eine „Steuerung“ bezeichnet werden können, die verschiedene Aktoren als Reaktion auf Signale von verschiedenen Sensoren steuert, um Funktionen zu steuern, wie etwa Starten/Ausschalten des Motors 14, Betreiben des M/G 18, um Raddrehmoment bereitzustellen oder die Batterie 20 zu laden, Auswählen oder Planen von Gangwechseln usw. Die Steuerung 50 kann einen Mikroprozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) beinhalten, der/die mit verschiedenen Arten computerlesbarer Speichervorrichtungen oder - medien in Kommunikation steht. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können zum Beispiel ein flüchtiges und nichtflüchtiges Speichern in einem Festwertspeicher (ROM), Direktzugriffsspeicher (RAM) und Keep-Alive-Speicher (KAM) beinhalten. Der KAM ist ein dauerhafter oder nichtflüchtiger Speicher, der zum Speichern unterschiedlicher Prozessvariablen verwendet werden kann, während die CPU heruntergefahren ist. Computerlesbare Speichervorrichtungen oder -medien können unter Verwendung von beliebigen einer Reihe bekannter Speichervorrichtungen umgesetzt sein, wie etwa PROMs (programmierbaren Festwertspeichern), EPROMs (elektrischen PROMs), EEPROMs (elektrisch löschbaren PROMs), Flash-Speicher oder beliebigen anderen elektrischen, magnetischen, optischen Speichervorrichtungen oder Kombinationsspeichervorrichtungen, die zum Speichern von Daten in der Lage sind, von denen einige ausführbare Anweisungen darstellen, die durch die Steuerung beim Steuern des Motors oder Fahrzeugs verwendet werden.
Die Steuerung kommuniziert mit verschiedenen Motor-/Fahrzeugsensoren und - aktoren über eine Eingang/Ausgang(E/A)-Schnittstelle (einschließlich eines Eingangs- und eines Ausgangskanals), die als eine einzelne integrierte Schnittstelle umgesetzt sein kann, die verschiedene Rohdaten oder Signalkonditionierung, -verarbeitung und/oder -umwandlung, Kurzschlussschutz und dergleichen bereitstellt. Alternativ können ein oder mehrere dedizierte Hardware- oder Firmware-Chips verwendet werden, um bestimmte Signale aufzubereiten und zu verarbeiten, bevor diese der CPU zugeführt werden. Wie in der repräsentativen Ausführungsform aus 1 allgemein veranschaulicht, kann die Steuerung 50 Signale an den Motor 14, an die Trennkupplung 26, an den M/G 18, an die Batterie 20, an die Anfahrkupplung 34, an das Übertragungsgetriebe 24 und an die Leistungselektronik 56 und/oder von diesen kommunizieren. Wenngleich sie nicht im Einzelnen veranschaulicht sind, wird der Durchschnittsfachmann verschiedene Funktionen oder Komponenten erkennen, die jeweils innerhalb der vorangehend identifizierten Teilsysteme durch die Steuerung 50 gesteuert werden können. Repräsentative Beispiele für Parameter, Systeme und/oder Komponenten, die unter Verwendung von Steuerlogik und/oder -algorithmen, die von der Steuerung ausgeführt wird/werden, direkt oder indirekt betätigt werden können, beinhalten den Einspritzzeitpunkt, die Einspritzmenge und die Einspritzdauer, die Position der Drosselklappe, den Zündzeitpunkt der Zündkerzen (bei fremdgezündeten Motoren), die zeitliche Abstimmung und Dauer für Einlass-/Auslassventile, Frontend-Zubehörantriebskomponenten (FEAD-Komponenten), wie etwa eine Lichtmaschine, einen Klimakompressor, das Laden oder Entladen der Batterie (einschließlich Bestimmen der maximalen Lade- und Entladeleistungsgrenzen), die Nutzbremsung, den M/G-Betrieb, die Kupplungsdrücke für die Trennkupplung 26, die Anfahrkupplung 34 und das Übertragungsgetriebe 24 und dergleichen. Sensoren, die Eingaben über die E/A-Schnittstelle kommunizieren, können verwendet werden, um zum Beispiel Folgendes anzugeben: den Turbolader-Ladedruck, die Kurbelwellenposition (PIP), die Motordrehzahl (RPM), die Raddrehzahlen (WS1, WS2), die Fahrzeuggeschwindigkeit (VSS), die Kühlmitteltemperatur (ECT), den Ansaugkrümmerdruck (MAP), die Gaspedalposition (PPS), die Zündschalterposition (IGN), die Drosselklappenposition (TP), die Lufttemperatur (TMP), den Sauerstoffgehalt im Abgas (EGO) oder die Konzentration oder das Vorhandensein anderer Abgaskomponenten, den Ansaugluftstrom (MAF), den Gang, das Übersetzungsverhältnis oder den Modus des Getriebes, die Getriebeöltemperatur (TOT), die Drehzahl des Getriebeturbinenrads (TS), den Status der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 (TCC), den Abbrems- oder Schaltmodus (MDE), die Batterietemperatur, die Batteriespannung, den Batteriestrom oder den Ladezustand (SOC) der Batterie.
Die Steuerlogik oder die von der Steuerung 50 durchgeführten Funktionen können in einer oder mehreren Figuren durch Ablaufdiagramme oder ähnliche Diagramme wiedergegeben sein. Diese Figuren stellen repräsentative Steuerstrategien und/oder eine repräsentative Steuerlogik bereit, die unter Verwendung einer oder mehrerer Verarbeitungsstrategien, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multi-Tasking, Multi-Threading und dergleichen, umgesetzt sein können/kann. Demnach können verschiedene veranschaulichte Schritte oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Wenngleich dies nicht immer ausdrücklich veranschaulicht ist, wird der Durchschnittsfachmann erkennen, dass je nach konkret eingesetzter Verarbeitungsstrategie eine(r) oder mehrere der veranschaulichten Schritte oder Funktionen wiederholt durchgeführt werden kann/können. Gleichermaßen ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwingend erforderlich, um die in dieser Schrift beschriebenen Merkmale und Vorteile zu erzielen, sondern ist vielmehr zur Vereinfachung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Die Steuerlogik kann primär in Software umgesetzt sein, die durch eine mikroprozessorbasierte Fahrzeug-, Motor und/oder Antriebsstrangsteuerung, wie etwa die Steuerung 50, ausgeführt wird. Selbstverständlich kann die Steuerlogik in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung in Software, Hardware oder einer Kombination aus Software und Hardware in einer oder mehreren Steuerungen umgesetzt sein. Bei einer Umsetzung als Software kann die Steuerlogik in einer/einem oder mehreren computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien bereitgestellt sein, auf denen Daten gespeichert sind, welche einen Code oder Anweisungen darstellen, der/die durch einen Computer zum Steuern des Fahrzeugs oder von dessen Teilsystemen ausgeführt wird/werden. Die computerlesbaren Speichervorrichtungen oder -medien können eine oder mehrere einer Reihe bekannter physischer Vorrichtungen einschließen, die elektrischen, magnetischen und/oder optischen Speicher nutzen, um ausführbare Anweisungen und zugeordnete Kalibrierungsinformationen, Prozessvariablen und dergleichen aufzubewahren.
Ein Gaspedal 52 wird durch den Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein gefordertes Drehmoment, eine geforderte Leistung oder einen geforderten Antriebsbefehl bereitzustellen, um das Fahrzeug anzutreiben. Im Allgemeinen wird durch das Herunterdrücken und Freigeben des Gaspedals 52 ein Gaspedalpositionssignal erzeugt, das durch die Steuerung 50 als Bedarf an einer erhöhten oder verringerten Leistung ausgelegt werden kann. Ein Bremspedal 58 wird ebenfalls durch den Fahrer des Fahrzeugs verwendet, um ein gefordertes Bremsmoment zum Abbremsen des Fahrzeugs bereitzustellen. Im Allgemeinen wird durch das Herunterdrücken und Freigeben des Bremspedals 58 ein Bremspedalpositionssignal erzeugt, das durch die Steuerung 50 als Bedarf an einer Verringerung der Fahrzeuggeschwindigkeit interpretiert werden kann. Auf Grundlage von Eingaben vom Gaspedal 52 und Bremspedal 58 weist die Steuerung 50 das Drehmoment an den Motor 14, den M/G 18 und die Reibungsbremsen 60 an, die um das Rad 42 herum angeordnet sein können. Die Steuerung 50 steuert zudem die zeitliche Abfolge von Gangwechseln in dem Schaltgetriebe 24 sowie das Einkuppeln oder Auskuppeln der Trennkupplung 26 und der Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34. Wie die Trennkupplung 26 kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 über einen Bereich zwischen der eingerückten und der ausgerückten Position moduliert werden. Hierdurch wird ein variabler Schlupf in dem Drehmomentwandler 22 zusätzlich zu dem variablen Schlupf erzeugt, der durch die hydrodynamische Kopplung zwischen dem Pumpenrad und dem Turbinenrad erzeugt wird. Alternativ kann die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34 in Abhängigkeit von der konkreten Anwendung als verriegelt oder offen betrieben werden, ohne einen modulierten Betriebsmodus zu verwenden.
Um das Fahrzeug mithilfe des Motors 14 anzutreiben, ist die Trennkupplung 26 zumindest teilweise eingekuppelt, um zumindest einen Teil des Motordrehmoments über die Trennkupplung 26 an den M/G 18 und anschließend von dem M/G 18 durch den Drehmomentwandler 22 und das Schaltgetriebe 24 zu übertragen. Der M/G 18 kann den Motor 14 dadurch unterstützen, dass er zusätzliche Leistung zum Drehen der Welle 30 bereitstellt. Dieser Betriebsmodus kann als „Hybridmodus“ oder „elektrisch unterstützter Modus“ bezeichnet werden.
Um das Fahrzeug mithilfe des M/G 18 als alleiniger Leistungsquelle anzutreiben, bleibt der Leistungsfluss gleich, mit der Ausnahme, dass die Trennkupplung 26 den Motor 14 vom übrigen Antriebsstrang isoliert. Die Verbrennung im Motor 14 kann während dieser Zeit deaktiviert oder anderweitig AUSGESCHALTET sein, um Kraftstoff zu sparen. Die Traktionsbatterie 20 überträgt die gespeicherte elektrische Energie über Drähte 54 an die Leistungselektronik 56, die zum Beispiel einen Wechselrichter beinhalten kann. Die Leistungselektronik 56 wandelt DC-Spannung von der Batterie 20 in AC-Spannung zur Verwendung durch den M/G 18 um. Die Steuerung 50 gibt der Leistungselektronik 56 den Befehl, die Spannung von der Batterie 20 in eine AC-Spannung umzuwandeln, die an dem M/G 18 bereitgestellt wird, um positives oder negatives Drehmoment an der Welle 30 bereitzustellen. Dieser Betriebsmodus kann als „rein elektrischer“ oder „EV“-Betriebsmodus bezeichnet werden.
In jedem Betriebsmodus kann der M/G 18 als Elektromotor fungieren und eine Antriebskraft für den Antriebsstrang 12 bereitstellen. Alternativ kann der M/G 18 als Generator fungieren und kinetische Energie vom Antriebsstrang 12 in elektrische Energie umwandeln, die in der Batterie 20 gespeichert wird. Der M/G 18 kann zum Beispiel als Generator fungieren, während der Motor 14 Antriebsleistung für das Fahrzeug 10 bereitstellt. Der M/G 18 kann zusätzlich während Zeiten von Nutzbremsung als Generator fungieren, in denen der M/G 18 genutzt wird, um das HEV 10 abzubremsen. Bei Nutzbremsung werden Drehmoment und Drehenergie oder -leistung von sich drehenden Rädern 42 zurück durch das Schaltgetriebe 24 und den Drehmomentwandler 22 (und/oder die Drehmomentwandler-Überbrückungskupplung 34) übertragen und in elektrische Energie zum Speichern in der Batterie 20 umgewandelt.
Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 und eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs 12 dargestellt. Der Antriebsstrang 12 umfasst Komponenten zur Krafterzeugung (z. B. Motoren oder Elektromotoren) und die Kraftübertragung. Bei der Kraftübertragung handelt es sich um die Gruppe von Komponenten, welche Kraft an die Antriebsräder übertragen (z. B. Getriebekasten 24, Welle 36, Differential 40 und Achswellen 44), mit Ausnahme der Leistung erzeugenden Komponenten. Im Gegensatz dazu umfasst der Antriebsstrang 12 sowohl die Leistung erzeugenden Komponenten als auch die Kraftübertragung. Der Antriebsstrang 12 umfasst einen Motor 14 und ein Getriebe 16. Das Getriebe 16 kann so konfiguriert sein, dass es mehrere Übersetzungen zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Getriebes 16 bereitstellt. Der Motor 14 ist mit dem Eingang des Getriebes 16 verbunden, während die Antriebsstrangkomponenten, welche so konfiguriert sind, dass sie Energie an die Antriebsräder 18 abgeben, mit einer Ausgangswelle 20 des Getriebes 16 verbunden sind. Der Motor 14 kann mit dem Eingang des Getriebes durch einen Drehmomentwandler oder eine Anfahrkupplung verbunden sein.
Es versteht sich, dass das in 1 dargestellte Schema lediglich beispielhafter Natur ist und nicht einschränkend sein soll. Andere Konfigurationen werden in Betracht gezogen, die ein selektives Einkuppeln sowohl eines Motors als auch eines Elektromotors nutzen, um über das Getriebe zu übertragen. Beispielsweise kann der M/G 18 gegenüber der Kurbelwelle 28 versetzt sein, kann ein zusätzlicher Elektromotor zum Anlassen des Motors 14 bereitgestellt sein und/oder kann der M/G 18 zwischen dem Drehmomentwandler 22 und dem Schaltgetriebe 24 bereitgestellt sein. Es werden andere Konfigurationen in Betracht gezogen, ohne vom Umfang der vorliegenden Offenbarung abzuweichen.
Beispielsweise kann die Konfiguration eine einzelne elektrische Maschine (z. B. den M/G 18) beinhalten, die durch eine Eingangswelle zum Differential (d. h. die Welle 36) mit einem offenen Differential (z. B. dem Differential 40) verbunden ist, und sie kann erste und zweite Räder (d. h. die Räder 42) beinhalten, die jeweils an einer der zwei Ausgangswellen des offenen Differentials (d. h. den Achswellen 44) befestigt sind. In diesem Beispiel ist das offene (oder entsperrte) Differential derart konfiguriert, dass es jeder der Achswellen und ihren jeweiligen Rädern das gleiche Drehmoment (die gleiche Drehkraft) bereitstellt. Ein Getriebe (z. B. der Getriebekasten 24) und/oder Drehmomentwandler (z. B. der Drehmomentwandler 22) kann/können in dieser beispielhaften Konfiguration zwischen der elektrischen Maschine und dem offenen Differential angeordnet sein.
Es versteht sich, dass die in dieser Schrift beschriebene Fahrzeugkonfiguration lediglich beispielhafter Natur und nicht einschränkend gedacht ist. Andere Elektro- oder Hybridfahrzeugkonfigurationen sollten als in dieser Schrift offenbart betrachtet werden. Andere Fahrzeugkonfigurationen können unter anderem folgende beinhalten: Reihenhybridfahrzeuge, Parallelhybridfahrzeuge, Reihen-Parallel-Hybridfahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge (PHEV), Brennstoffzellen-Hybridfahrzeuge, batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV) oder eine beliebige andere einem Durchschnittsfachmann bekannte Fahrzeugkonfiguration.
Das Nutzbremsmoment kann als Störung in einem Blockierschutzbremsregelungssystem interpretiert werden. Daher kann die Verwendung bereits existierender Nutzbremsregelungsstrategien für Fahrzeuge, die mit einem einachsigen Elektromotor und einem offenen Differential (z. B. 1) ausgestattet sind, während eines Blockierschutzbremsereignisses die Blockierschutzbremsleistung beeinträchtigen und einen möglichen Radschlupf verursachen, der sich auf die Fahrzeugdynamik und -stabilität auswirkt.
Eine einheitliche Steuerarchitektur, die als 2-1-Umwandlung oder 3-2-Umwandlung bezeichnet werden kann, kann verwendet werden, um sowohl die Nutzbremsung als auch Reibungsbremsung während eines Blockierschutzbremsereignisses zu regeln. Eine derartige Steuerarchitektur wandelt Nutzbremsmoment in eine effektive Stellgröße um, sodass die Nutzbremsung keine Störung für das Blockierschutzregelungssystem mehr ist. Eine derartige vereinheitlichte Steuerarchitektur wird in der US-Patentanmeldung Nr. 16/576 274 , eingereicht am 19. September 2019, beschrieben, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen wird.
Ein Beispiel für eine derartige vereinheitlichte Steuerarchitektur, die als das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem bezeichnet werden kann, ist in 2 dargestellt. Insbesondere beinhaltet 2 ein Blockschema eines Fahrzeugbremsregelungssystems, bei dem sowohl das Nutzbremsmoment als auch das Reibungsbremsmoment auf Grundlage eines gemeinsamen Regelsignals u geregelt werden. Wie in 2 dargestellt, besteht die geregelte Anlage aus der Fahrzeug- und Reifendynamik G(s), der Reibungsbremsendynamik H(s), der Triebstrang- und Getriebedynamik T(s) und der Dynamik des Elektromotors M(s). G(s), H(s), T(s) und M(s) stehen allesamt für die Dynamikübertragungsfunktionen ihrer jeweiligen Systeme. Die Ausgangsgröße der geregelten Anlage ist der Schlupfλ der Straßenräder. Die Eingangsgrößen der geregelten Anlage sind u_Bremsen zum Erzeugen von Reibungsbremsmoment T_Bremsen und U_Nutz zum Erzeugen von Nutzbremsmoment T_Nutz.
Der in 2 dargestellte RBS-ABS-Regler beinhaltet einen Regler C(s) für das Blockierschutzsystem (ABS) und eine Stellgröße u, die vom ABS-Regler C(s) ausgegeben wird. Ein ABS-Regler wird in der US-Patentanmeldung Nr. 16/355 084 , eingereicht am 15. März 2019, beschrieben, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen wird. Die Stellgröße u wird in zwei Ausgangskanäle aufgespalten, und zwar den Reibungsbremsungsregelkanal, u_Bremsen, und den Nutzbremsungsregelkanal, U_Nutz, die dann anhand der Koeffizienten α_b bzw. α_r gewichtet werden. Die Stellgröße u ist eine gemeinsame Variable für u_Bremsen und U_Nutz, wobei es sich jeweils um den Reibungsbremsmomentsollwert bzw. den Nutzbremsmomentsollwert handelt. Insbesondere kann u für ein Signal stehen, das einen Drehmomentgesamtbedarf angibt, wohingegen u_Bremsen und u_Nutz für Signale stehen können, die einen Reibungsbremsmomentbedarf bzw. einen Nutzbremsmomentbedarf angeben.
Der Nutzbremsregelkanal beinhaltet auch einen Vorkompensator C_pc(s). Die Übertragungsfunktion der geregelten Anlage von den beiden Eingangsstellgrößen u_Bremsen und u_Nutz auf die Straßenradschlupfausgangsgröße λ wird als Gleichung (1) ausgedrückt: $λ (s) = G (s) H (s) u_{Bremsen} (n) + G (s) M (s) T (s) u_{Nutz} (s)$
Die Übertragungsfunktion für den geschlossenem Regelkreis eines herkömmlichen ABS-Systems kann als Gleichung (2) ausgedrückt werden: $λ (s) = \frac{C (s) H (s) G (s)}{1 + C (s) H (s) G (s)} λ_{ref} (s) + \frac{M (s) T (s) G (s)}{1 + 1 + C (s) H (s) G (s)} u_{Nutz} (s)$
Die erste Größe von Gleichung (2) ist die Übertragungsfunktion für den geschlossenem Regelkreis des ABS-Regelungssystems mit dem Radschlupf als Eingabe λ_ref. Die zweite Größe ist die Übertragungsfunktion der offenen Nutzbremsmomentregelung mit u_Nutz als Eingabe, die als externe Störung für die ABS-Rückkopplungschleife wirken kann, gezeigt als das erste Element in Gleichung (2).
Der RBS-ABS-Ereignis-Regler in 2 ermöglicht es dem System, sowohl Nutzbremsung als auch Reibungsbremsung während eines Blockierschutzbremsereignisses zu regeln, indem die Nutzbremsmomentstellgröße u_Nutz von einer Störgröße, die auftreten würde, wenn das System entsprechend Gleichung (2) ausgelegt wäre, zu einer effektiven Stellgröße mit der folgenden Variablenumwandlung, die als variable 2-1-Umwandlung bezeichnet werden kann, umgewandelt wird. Die Nutzbremsmomentstellgröße u_Nutz und die Reibungsbremsmomentstellgröße u_Bremsen können durch die Gleichungen (3)-(4) gemäß der variablen 2-1-Umwandlung repräsentiert werden: $u_{Nutz} (s) = C_{pc} (s) α_{r} u (s)$
$u_{Bremsen} (n) = α_{b} u (s)$
Der Vorkompensator kann gemäß Gleichung (5) beschrieben werden: $C_{pc} (s) = \frac{H (s)}{M (s) T (s)}$
Die Gewichtungskoeffizienten sollten Gleichung (6) erfüllen: $α_{b} + α_{r} = 1$
Durch Einsetzen der Gleichungen (3)-(5) in die Gleichung (2) wird die Übertragungsfunktion des ABS-Regelungssystems für den geschlossenem Regelkreis in ein ABS-Regelungssystem umgewandelt, bei dem die Nutzbremsung keine Störung für das ABS-Regelungssystem mehr darstellt, was durch die Gleichung (7) repräsentiert werden kann: $λ (s) = \frac{C (s) H (s) G (s)}{1 + C (s) H (s) G (s)} λ_{ref} (s)$
Wie in 2 gezeigt, integriert der RBS-ABS-Ereignis-Regler mit 2-1-Umwandlung die Reibungsbremsungsregelung und die Nutzbremsungsregelung in einen einheitlichen Rahmen, der eine erweiterte ABS-Regelung mit zwei Ausgangskanälen ist: einem Nutzbremsungskanal und einem Reibungsbremsungskanal. Insbesondere zeigt 2 ein Blockschema 100 des durch Gleichung (7) beschriebenen RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystems mit dem Vorkompensator aus Gleichung (5) und der Umwandlung der Gleichungen (3) und (4), die eine 2-1-Umwandlung zum Umwandeln von Nutzbremsmoment von einer Störung in eines der Regelungsdrehmomente repräsentieren. In 2 wird die Differenz e zwischen dem tatsächlichen Radschlupf λ und dem gewünschten Radschlupf λ_ref bei Subtraktionsblock 102 bestimmt. Die Differenz e wird dann bei Block 104 in den ABS-Regler C(s) eingegeben. Der ABS-Regler gibt dann u aus, das für ein Signal stehen kann, das einen Drehmomentgesamtbedarf angibt. Das Signal u wird durch den Vorkompensator C_pc(s) bei Block 106 und den Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten α_r bei Block 108 eingestellt, um das Signal u_Nutz zu erzeugen, das den Nutzbremsmomentbedarf angibt. Konkreter kann das Signal u mit dem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten α_r bei Block 108 multipliziert werden, um das Signal u_Nutz zu erzeugen, das den Nutzbremsmomentbedarf angibt. Das Signal u_Nutz wird dann gemäß der Dynamikübertragungsfunktion M(s) des Elektromotors und der Elektromotorsteuerung bei Block 110 und der Übertragungsfunktion T(s) der axialen Triebstrang- und Getriebedynamik bei Block 112 eingestellt, um das Nutzbremsmoment TNutz zu erzeugen.
Das Signal u wird auch durch den Reibungsbremsungsgewichtungskoeffizienten α_b bei Block 114 eingestellt, um das Signal u_Bremsen zu erzeugen, das den Reibungsbremsmomentbedarf angibt. Konkreter kann das Signal u mit dem Reibungsbremsungsgewichtungskoeffizienten α_b bei Block 114 multipliziert werden, um das Signal u_Bremsen zu erzeugen, das den Reibungsbremsmomentbedarf angibt. Das Signal u_Bremsen wird dann gemäß der Dynamikübertragungsfunktion H(s) des Reibungsbremsbetätigungssystems bei Block 116 eingestellt, um das Reibungsbremsmoment TBremsen zu erzeugen. Das Nutzbremsmoment Tnutz und das Reibungsbremsmoment TBremsen werden dann bei Summierungsblock 118 addiert, um das Gesamtbremsmoment Tb zu erzeugen. Das Gesamtbremsmoment Tb wird dann bei Block 120 an die Fahrzeug- und Reifendynamik weitergeleitet, die durch G(s) repräsentiert wird. Block 120 gibt dann den tatsächlichen Radschlupf X aus, der dann zum Subtraktionsblock 102 zurückgeführt wird. Die geregelte Anlage 122 beinhaltet die Elektromotor- und Elektromotorsteuerungsdynamik M(s), die axiale Triebstrang- und Getriebedynamik T(s), die Reibungsbremsbetätigungssystemdynamikübertragungsfunktion H(s), den Summierungsblock 118 und die Fahrzeug- und Reifendynamik G(s).
Das durch Gleichung (7) beschriebene und durch das Blockdiagramm 100 in 2 veranschaulichte RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem ist dazu konfiguriert, sowohl das Nutzbremsmoment TNutz als auch das Reibungsbremsmoment TBremsen einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf X auf dem gewünschten Radschlupf λ_ref zu halten oder dahin zu bringen, während auch der Betrag des Nutzbremsmoments TNutz maximiert wird. Das durch Gleichung (7) beschriebene und durch das Blockdiagramm 100 veranschaulichte RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem kann als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und/oder in dessen Verlauf aktiviert werden.
Aus Gleichung (7) und 2 wird ersichtlich, dass das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 100 die Reibungsbremsungsregelung und Nutzbremsungsregelung in einen einheitlichen Rahmen integriert. Mit anderen Worten werden der Nutzbremsungssollwert u_Nutz(s) und der Reibungsbremsungsregelungssollwert u_Bremsen(n) mit der Reibungsbremsstellgröße u integriert, die die Ausgabe des ABS-Reglers 104 ist, sodass die zwei Drehmomentsollwerte, u_Nutz(s) und u_Bremsen(n) durch eine gemeinsame Drehmomentregelungseingangsgröße u geregelt werden. Durch Integrieren von u_Nutz(s) und u_Bremsen(n) mit der Reibungsbremsungsstellgröße u kann das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 100 die Stabilität und Leistungsfähigkeit des RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystems ähnlich einem traditionellen ABS-System erfüllen, das nur die Reibungsbremsen regelt.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Dynamik für den Nutzbremsungsregelkreis und den Reibungsbremsungsregelkreis in dem RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 100 gleich ist. Der Teil der Drehmomentbefehlsausgabe u des ABS-Reglers 104, der auf die Reibungsbremsen gerichtet ist, u_Bremsen, wird durch die RBS-ABS-Ereignis-Regelungsstrategie von 2 durch die Nutzbremsmomentregelung u_Nutz übernommen. Das Verhältnis von Nutzbremsmoment und Reibungsbremsmoment wird durch Gleichung (6) repräsentiert. Somit bestimmt Gleichung (6), wie viel Nutzbremsmoment abgegeben wird. Wenn der Reibungsbremsmomentkoeffizient α_b 1 beträgt und der Nutzbremsmomentkoeffizient α_r 0 beträgt, wird nur Reibungsbremsmoment abgegeben, und der RBS-ABS-Ereignis-Regler 100 funktioniert ähnlich wie ein traditionelles ABS-System, das nur die Reibungsbremsen regelt. Wenn α_b 0 beträgt und α_r 1 beträgt, wird nur Nutzbremsmoment abgegeben. Wenn α_b 0,5 beträgt und α_r 0,5 beträgt, werden 50 % Reibungsbremsmoment und 50 % Nutzbremsmoment gleichzeitig abgegeben. Mit anderen Worten geben sowohl der Nutzbremsungsregelkreis als auch der Reibungsbremsungsregelkreis die Ausgabe u des ABS-Reglers 104 ab, um das Gesamtbremsmoment zu erzeugen.
Es ist ersichtlich, dass die Rolle des Vorkompensators C_pc(s) in Gleichung (5) darin besteht, die Triebstrang-, Getriebe- und Elektromotordynamik M(s)T(s) auszugleichen. Die Übertragungsfunktion in dem Nutzbremsungskanal (der die Stellgröße u in ein Nutzbremsmoment T_Nutz umwandelt) von 2 kann durch Gleichung (8) repräsentiert werden: $T_{Nutz} = □_{r} C_{pc} (s) M (s) T (s) u = □_{r} \frac{H (s)}{M (s) T (s)} M (s) T (s) u = □_{r} H (s) u$
Infolgedessen wird der Vorkompensator auf ⊏_rH(s) reduziert und der Nutzbremskanal weist eine ähnliche Dynamik wie jene des Reibungsbremskanals □_bH(s)u auf, wobei der einzige Unterschied der Koeffizient □_b ist. Somit kann die RBS-ABS-Ereignis-Regelung unter Verwendung des ABS-Reglers C(s) realisiert werden.
Der dynamische Triebstrangausgleich ist für das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem wichtig, da er bestimmt, ob das Nutzbremsmoment vollständig in eine effektive Stellgröße umgewandelt werden kann. Der Ausgleich mit offenem Kreis, der auf direkter Unterdrückung bei (8) beruht, ist eventuell nur schwer ganz zu erreichen, insbesondere im Falle von echten Systemen, deren Triebstrangdynamik Charakteristika von Nichtlinearität, Unterdämpfung, möglicher Triebstrangresonanz und -schwingung besitzt. Der tatsächliche Triebstrang geht zudem mit Ungewissheiten einher, die eine unerwartete Dynamik ergeben können. Des Weiteren beansprucht die Entwicklung von analytischen Modellen und/oder die Parameteridentifikation der Modelle für die Implementierung des Vorkompensators C_pc(s) viel Zeit. Um dieses Problem zu bewältigen, kann ein dynamisches Triebstrangausgleichsverfahren, das auf einem geschlossenen Regelkreist beruht, für das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem verwendet werden. Das auf einem geschlossenen Regelkreis beruhende dynamische Triebstrangausgleichsverfahren kann die Triebstrangdynamikkompensation verbessern, während die Modellierung oder Systemidentifikation der Triebstrangdynamik umgangen wird.
Ein dynamischesTriebstrangausgleichssystem 150 mit geschlossenem Regelkreis, das eine Rückführregelung beinhaltet, ist in 3 dargestellt. Es ist anzumerken, dass 3 eine modifizierte Variante des Nutzbremsungsregelkanals des in 2 abgebildeten RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystems 100 darstellen kann (das heißt die Blöcke 106, 108, 110 und 112). Wenn das Nutzbremsmoment direkt gemessen werden kann, kann das dynamische Triebstrangausgleichssystem 150 mit geschlossenem Regelkreis einen Kompensator 152 mit geschlossenem Regelkreis verwenden, um die Triebstrangdynamik auszugleichen, wenn die Stellgröße u in das Nutzbremsmoment T_Nutz umgewandelt wird, das von dem dynamischen Triebstrangausgleichssystems 150 mit geschlossenen Regelkreis ausgegeben wird, wie in 3 gezeigt. Der Kompensator 152 für den geschlossenen Regelkreis ist dazu konfiguriert, ein Referenzdrehmoment T_Nutz-Ref einzustellen, das von der reduzierten Variante des Vorkompensators 106' über den Subtraktionsblock 154 und über einen Nutzbremsausgleichsregler 156 ausgegeben wird. Der Nutzbremsmoment ausgleichsregler 156 kann auch als Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments bezeichnet werden. Bei Subtraktionsblock 154 wird eine Differenz zwischen dem Referenzdrehmoment T_Nutz-Ref, das vom Vorkompensator 106 ausgegeben wir, und dem Nutzbremsmoment T_Nutz bestimmt, das von dem dynamischen Triebstrangausgleichssystem 150 mit geschlossenem Regelkreis ausgegeben wird. Die Differenz zwischen T_Nutz-Ref und T_Nutz wird dann in den Nutzbremsmomentausgleichsregler 156 eingegeben, welcher die Stellgröße u_Nutz ausgibt.
Beim Vergleich von 3 und dem Nutzbremsungskanal in 2 (d. h. die Blöcke 106, 108, 110 und 112) wird das dynamische Triebstrangausgleichssystem 150 mit geschlossenem Regelkreis verwendet, um den ursprünglichen auf einem offenen Regelkreis beruhenden Ausgleich (d. h. den Vorkompensator 106) zu ersetzen. Wie in 3 gezeigt, wird der Nutzbremsmomentausgleichsregler 156, die eine Übertragungsfunktion C_Nutz(s) aufweist, angewendet, um die geregelte Triebstrang-, Getriebe- und Elektromotordynamik M(s)T(s) zu kompensieren. Die Übertragungsfunktion für den geschlossenen Regelkreis kann durch Gleichung (9) repräsentiert werden: $T_{Nutz} (s) = \frac{C_{Nutz} (s) M (s) * T (s)}{1 + C_{Nutz} (s) M (s) * T (s)} □_{r} H (s) u (s)$
Gemäß Grundkonzepten der idealen Systeme mit geschlossenem Regelkreis kann der Nutzbremsmomentregler C_Nutz(s) derart ausgelegt sein, dass sie folgende Gleichung (10) in den stationären Zuständen (s = 0) erfüllt: $\frac{C_{Nutz} (s) M (s) * T (s)}{1 + C_{Nutz} (s) M (s) * T (s)} = 1$
Somit kann die Übertragungsfunktion im Nutzbremsungskanal von der Stellgrößen u auf das tatsächliche Nutzbremsmoment T_Nutz als Gleichung (11) umgeschrieben werden: $T_{Nutz} (s) = □_{r} H (s) u (s)$
Somit wird gemäß Gleichung (11) das Nutzbremsmoment T_Nutz genau die gleiche Dynamik wie die des Reibungsbremsungskanals von der Stellgröße u auf das Reibungsbremsmoment T_Bremsen, mit Ausnahme des Koeffizienten ⊐_b, aufweisen. Die Dynamik wie jene des Reibungsbremsungskanals von der Stellgröße u auf das Reibungsbremsmoment T_Bremsen kann durch die Gleichung (12) repräsentiert werden: $T_{Bremsen} (s) = □_{b} H (s) u (s)$
Somit besteht das Ziel der RBS-ABS-Ereignis-Regelung darin, sowohl den Nutzbremsungskanal als auch den Reibungsbremsungskanal unter Verwendung einer gemeinsamen Stellgröße u(s) zu regeln. Für reale Systeme kann ein geschätztes Nutzbremsmoment T_Nutz verwendet werden, um das tatsächliche Nutzbremsmoment T_Nutz zu ersetzen, da das tatsächliche Nutzbremsmoment T_Nutz nicht direkt gemessen werden kann. Somit wird die folgende auf einem geschlossenen Regelkreis beruhende Rückführausgleichsarchitektur vorgeschlagen.
Unter Bezugnahme auf 4 ist ein Blockschema des RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystems 200 dargestellt. Das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 200 ist dem in 2 abgebildeten RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 100 ähnlich. Der Nutzbremsungsregelkanal des RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystems 200 beinhaltet jedoch ein dynamisches Triebstrangausgleichssystem 202 mit geschlossenem Regelkreis, das eine Rückführregelung beinhaltet. Das dynamische Triebstrangausgleichssystem 202 mit geschlossenem Regelkreis kann auch eine Vorwärtsregelung beinhalten.
In 4 wird ein Nutzbremsmomentschätzer 158, der durch die Übertragungsfunktion E_r(s) repräsentiert werden kann, verwendet, um ein geschätztes Nutzbremsmoment T̂_Nutz zu erzeugen, das verwendet wird, um das tatsächliche Nutzbremsmoment T_Nutz zu schätzen. Die Eingangsgrößen für den Schätzer stammen aus der geregelten Anlage 122, wie durch den Pfeil 160 angegeben. Das geschätzte Nutzbremsmoment T̂_Nutz kann auf verschiedenen Eingangsgrößen basieren, wie etwa dem elektrischen Strom des M/G 18, der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 10, der Geschwindigkeit der Räder 42 usw.
Indem der Regler C_Nutz(s) und der Schätzer E_r(n) für das dynamische Triebstrangausgleichssystem 202 mit geschlossenem Regelkreis mit Rückführung des geschätzten Nutzbremsmoments T̂̂_Nutz gestaltet wird, wie in 4 gezeigt, kann die Übertragungsfunktion von der Stellgröße u zum tatsächlichen Nutzbremsmoment T_Nutz annähernd die Gleichung (11) erfüllen. Infolgedessen wird das Ziel des dynamischen Triebstrangausgleichs erreicht, und das Nutzbremsmoment und das Reibungsbremsmoment können konfliktfrei unter Verwendung des gleichen Blockierschutzbremsreglers (z. B. des ABS-Reglers 104) geregelt werden. Das dynamische Triebstrangausgleichssystem 202 mit geschlossenem Regelkreis ist dazu konfiguriert, das Produkt der Stellgrößen u und des Gewichtungskoeffizienten □_r über den Subtraktionsblock 154 und über den Nutzbremsmomentausgleichsregler 156 einzustellen. Der Subtraktionsblock 154 bestimmt eine Differenz zwischen dem Produkt der Stellgrößen u und dem Gewichtungskoeffizienten □_r und dem geschätzten Nutzbremsmoment T̂_Nutz, das vom Nutzbremsmomentschätzer 158 ausgegeben wird. Die Differenz zwischen dem Produkt der Stellgrößen u und dem Gewichtungskoeffizienten □_r und dem geschätzten Nutzbremsmoment T̂_Nutz wird dann in den Nutzbremsmomentausgleichsregler 156 eingegeben, welcher die Stellgröße u_Nutz ausgibt. u_Nutz wird dann mithilfe der Elektromotor- und Steuerdynamikübertragungsfunktion M(s) bei Block 110 und der Triebstrang- und Getriebeübertragungsfunktion T(s) bei Block 112 eingestellt, um das tatsächliche Nutzbremsmoment T_Nutz zu erzeugen. Es sollte beachtet werden, dass dieses Regelungsverfahren etwas anders sein kann, wenn der Vorwärtskopplungskompensator 162 und Summierblock 164, unten beschrieben, in das dynamischen Triebstrangausgleichssystem 202 mit geschlossenem Regelkreis einbezogen werden.
Für eine geregelte Triebstranganlage M(s)T(s), die mit Nichtlinearität und Ungewissheiten aufgrund von Vorgaben, die für den Triebstrang gelten, einhergehen, können unterschiedliche Verfahren für die Regelungsgestaltung verwendet werden, um den Nutzbremsmomentausgleichsregler 156, C_Nutz(s), des Triebstrangausgleichssystems mit geschlossenem Regelkreis 202, gezeigt in 4, zu gestalten. Beispielsweise kann der Nutzbremsmomentausgleichsregler 156 ein PID-Regler, ein Regler für die adaptive und optimale Regelung, ein Regler für die adaptive modellprädikative Regelung, ein Fuzzy-Logik-Regler oder ein Regler eines neuronalen Netzes sein. Jede beliebige Regelungsarchitektur, etwa eine direkte Ausgaberückführung von einem geschätzten Nutzbremsmoment, auf Beobachter oder Kalman-Filter beruhende optimalen Regelung, adaptive Modellreferenzregelung, kann verwendet werden, um den Nutzbremsmomentausgleichsregler 156 zu gestalten.
Um das Nutzbremsmoment zu schätzen, kann der Schätzer E_r(s) unter Verwendung eines bestehenden robusten Zustandsschätzers/Beobachters und Störungsbeobachters gestaltet werden. Unter Verwendung des geschätzten Elektromotordrehmoments und/oder der Getriebe-, Triebstrang- und Reifenparameter kann es auch direkt berechnet werden. Zum Beispiel können der Elektromotorstrom, die Raddrehzahl und die Fahrzeuggeschwindigkeit als Eingangsgrößen verwendet werden, um die Schätzung des Nutzbremsmoments T̂̂_Nutz zu erlangen.
Das dynamische Triebstrangausgleichssystem 202 mit geschlossenem Regelkreis kann einen Vorwärtskopplungskompensator 162 beinhalten. Der Vorwärtskopplungskompensator 162 wird verwendet, um die Triebstrang-, Getriebe- und Elektromotordynamik M(s)T(s) zu kompensieren. Der Vorwärtskopplungskompensator 162 kann durch die gleiche Übertragungsfunktion wie der Vorkompensator, C_pc(s), der vorstehend beschrieben wurde, repräsentiert werden. Wenn das System den Vorwärtskopplungskompensator 162 beinhaltet, wird der Vorwärtskopplungskompensator 162 verwendet, um die Triebstrang-, Getriebe- und Elektromotordynamik M(s)T(s) zu kompensieren, während ein etwaiger zusätzlicher Fehler durch die Rückkopplungsschleife über den Nutzbremsmomentausgleichsregler 156 und den Nutzbremsmomentschätzer 158 kompensiert wird. In einem System, das den Vorwärtskopplungskompensator 162 nicht beinhaltet (d. h. einem System ähnlich 4, das jedoch keinen Vorwärtskopplungskompensator 162 und Summierungsblock 164 beinhaltet), kann die Rückkopplungsschleife, über den Nutzbremsmomentausgleichsregler 156 und den Nutzbremsmomentschätzer 158 verwendet werden, um die Triebstrang-, Getriebe- und Elektromotordynamik M(s)T(s) auszugleichen. Das Produkt aus dem Vorwärtskopplungskompensator 162 (C_pc(s)), der Stellgröße u und dem Gewichtungskoeffizienten ⊔_r wird dann bei Summierungsblock 164 auf die Ausgabe des Nutzbremsmomentausgleichsreglers 156 addiert, um die Stellgröße, u_Nutz, zu erzeugen.
In Systemen, in denen die linken und rechten Räder getrennt gesteuert werden, kann das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 200 die Reibungsbremsstellgröße entweder für links oder rechts (d. h. u_L oder u_R) als Eingangsgröße u für das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 200 auswählen. Auf einer Straßenoberfläche, bei welcher der Reibungskoeffizient zwischen der Straßenoberfläche und den Rädern mu an jedem Rad anders ist, kann es wünschenswert sein, die Reibungsbremsstellgröße entweder vom linken Rad u_L oder rechten Rad u_R als Eingabe für das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 200 davon ausgehend auszuwählen, welches der Räder dem niedrigsten Reibungskoeffizienten zwischen der Straßenoberfläche und den Rädern mu ausgesetzt ist oder welches der Räder dem meisten Schlupf λ ausgesetzt ist. Ein Beispiel für ein Regelungssystem, das die linken und rechten Räder separat steuert, wird in der US-Patentanmeldung Nr. 16/576 274 , eingereicht am 19. September 2019, beschrieben, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen wird.
Das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 200 kann verwendet werden, um Antriebsstränge mit unterschiedlichen Konfigurationen zu steuern. Beispielsweise kann das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 200 verwendet werden, um Fahrzeuge zu steuern, die Radmotoren (einzelne Nabenmotoren) aufweisen. In einem System, in dem das Fahrzeug Radmotoren aufweist, ist die Triebstrang- und Getriebedynamik T(s) nicht physisch vorhanden, was das Regelungssystem vereinfachen würde; das heißt, es würde keine Notwendigkeit bestehen, die Triebstrang- und Getriebedynamik T(s) auszugleichen. Ein Beispiel für Fahrzeuge mit Radmotoren wird in der US-Patentanmeldung Nr. 16/355 084 , eingereicht am 15. März 2019, beschrieben, deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme vollumfänglich hierin aufgenommen wird.
6 stellt die Simulationstestkurven des RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystems 200 mit dem Kompensator mit geschlossenem Regelkreis dar. Es sind nur zwei Testkurven in Bezug auf die Hinterräder gezeigt, da der Elektromotor in diesem Beispiel durch ein offenes Differential Nutzbremsmoment an die Hinterräder abgibt. Die Testkurven in Bezug auf die linken und rechten Räder beinhalten: Drehmoment, das auf Achsen wirkt, bezeichnet als Nutzbremsmomente [Nm], Reibungsbremsmomente [Nm], Fahrzeuggeschwindigkeit Vs [mps], Raddrehzahl Vx [mps] und Radschlupfe. Das linke Rad/der linke Reifen befindet sich auf einer Straßenoberfläche mit geringer Reibung mu, und der statische Wert auf seiner Schlupf-Reibung-Kurve beträgt 0,2. Das rechte Rad/der linke Reifen befindet sich auf einer Straßenoberfläche mit hoher Reibung mu, und der statische Wert auf seiner Schlupf-Reibung-Kurve beträgt 0.8.
Wie in 6 gezeigt, beträgt der Wert für die anfängliche Fahrzeuggeschwindigkeit 30 [mps]. Wenn das ABS bei t = 0 aktiviert wird, wird der RBS-ABS-Regler angewendet. Während des Bremsens hält das RBS-ABS-Ereignis-Regelungssystem 200 den Radschlupf auf dem Referenzwert -0,2, indem es die Stellgrößen für das Nutzbrems- und Reibungsbremsmoment automatisch einstellt. Das Nutzbremsmoment und das Reibungsbremsmoment werden während des Fahrzeugbremsvorgangs integriert. Das Ansprechen auf die Radschlupfregelung ist schnell, die Fahrzeugstabilität wird aufrechterhalten und der Bremsweg des Fahrzeugs liegt auf dem gleichen Niveau wie im ursprünglichen Test bzgl. ABS-Regelung (d. h. dem Test, bei dem kein Nutzbremsen erfolgt), was in der US-Patentanmeldung Nr. 16/576 274 , eingereicht am 19. September 2019, und der US-Patentanmeldung Nr. 16/576 233 , eingereicht am 19. September 2019, veranschaulicht ist, deren Offenbarungen hiermit durch Bezugnahme vorllumfänglich hierin aufgenommen werden. Die Robustheitstests beinhalten auch das Ändern der Reifendämpfungsmomente, wie in 5 gezeigt.
Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne von Geist und Umfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale unterschiedlicher Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um Ausführungsformen zu bilden, die unter Umständen nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Während unterschiedliche Ausführungsformen als gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen im Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein könnten, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften in Frage gestellt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, welche von der konkreten Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Demnach liegen Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen im Stand der Technik beschrieben worden sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können für bestimmte Anwendungen wünschenswert sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, aufweisend: eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, eine Batterie während der Nutzbremsung aufzuladen; Reibungsbremsen, die dazu konfiguriert sind, Drehmoment auf Räder des Fahrzeugs aufzubringen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern; eine Kraftübertragung mit einem Getriebe; und einen Regler, der dazu programmiert ist, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signal zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt, ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Reibungsbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, wobei die Regelung mit geschlossenem Regelkreis ein Einstellen des Nutzbremsmoments auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Produkt aus dem Signal und dem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten und einem geschätzten Nutzbremsmoment und ein Einstellen des Nutzbremsmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Regelblocks zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments beinhaltet, und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Vorwärtskopplungskompensators weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, wobei der Vorwärtskopplungskompensator auf Übertragungsfunktionen basiert, die die Dynamik der elektrischen Maschine, die Dynamik der Reibungsbremsen und die Dynamik der Kraftübertragung und des Getriebes des Fahrzeugs repräsentieren.
Gemäß einer Ausführungsform beruht das geschätzte Nutzbremsmoment auf einem elektrischen Strom, der durch die elektrische Maschine erzeugt wird, und einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments einer von einem PID-Regler, einem adaptiven modellprädiktiven Regler, einem Fuzzy-Logik-Regler oder einem Regler eines neuronalen Netzes.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, aufweisend: eine Achse mit einer Eingangswelle zu einem offenen Differential und einer Ausgangswelle, die sich aus dem offenen Differential heraus erstreckt; Räder, die an jeder Ausgangswelle befestigt sind; eine elektrische Maschine, die an der Eingangswelle befestigt und dazu konfiguriert ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs während der Nutzbremsung zu verringern; und einen Regler, der dazu programmiert ist, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signal zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt, ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem ersten Gewichtungskoeffizienten während des Blockierschutzbremsereignisses einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem zweiten Gewichtungskoeffizienten während des Blockierschutzbremsereignisses einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, das Nutzbremsmoment auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen, die einen Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments und eine Rückführregelung beinhaltet;um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Vorwärtskopplungskompensators weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Rückführregelung ein Einstellen des Nutzbremsmoments auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Produkt aus dem Signal und dem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten und einem geschätzten Nutzbremsmoment.
Gemäß einer Ausführungsform beruht das geschätzte Nutzbremsmoment auf einem elektrischen Strom, der durch die elektrische Maschine erzeugt wird.
Gemäß einer Ausführungsform beruht das geschätzte Nutzbremsmoment des Weiteren auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform handelt es sich bei dem Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments um einen PID-Regler.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments ein adaptiver modellprädiktiver Regler.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments ein Fuzzy-Logik-Regler.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments ein Regler eines neuronalen Netzes.
Gemäß einer Ausführungsform beruht der Vorwärtskopplungskompensator auf Übertragungsfunktionen, die die Dynamik der elektrischen Maschine, die Dynamik der Reibungsbremsen und die Dynamik einer Kraftübertragung und eines Getriebes des Fahrzeugs repräsentieren.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Fahrzeug vorgesehen, aufweisend: eine elektrische Maschine, die dazu konfiguriert ist, eine Batterie während der Nutzbremsung aufzuladen; Reibungsbremsen, die dazu konfiguriert sind, Drehmoment auf die Räder aufzubringen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern; und einen Regler, der dazu programmiert ist, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signal zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt, ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Reibungsbremsungsgewichtungskoeffizienten anzupassen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Regelung mit geschlossenem Regelkreis ein Einstellen des Nutzbremsmoments auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Produkt aus dem Signal und dem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten und einem geschätzten Nutzbremsmoment.
Gemäß einer Ausführungsform beruht das geschätzte Nutzbremsmoment auf einem elektrischen Strom, der durch die elektrische Maschine erzeugt wird.
Gemäß einer Ausführungsform beruht das geschätzte Nutzbremsmoment des Weiteren auf einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Regelung mit geschlossenem Regelkreis des Weiteren ein Einstellen des Nutzbremsmoments auf Grundlage eines Regelblocks zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments einer von einem PID-Regler, einem adaptiven modellprädiktiven Regler, einem Fuzzy-Logik-Regler oder einem Regler eines neuronalen Netzes.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Regler dazu programmiert, das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Vorwärtskopplungskompensators weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen.
Gemäß einer Ausführungsform beruht der Vorwärtskopplungskompensator auf Übertragungsfunktionen, die die Dynamik der elektrischen Maschine, die Dynamik der Reibungsbremsen und die Dynamik einer Kraftübertragung und eines Getriebes des Fahrzeugs repräsentieren.
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

US 16576274 [0026, 0055, 0058]
US 16355084 [0028, 0056]
US 16/576233 [0058]

Claims

Fahrzeug, umfassend: eine elektrische Machine, die dazu konfiguriert ist, während eines Nutzbremsens eine Batterie aufzuladen; Reibungsbremsen, die dazu konfiguriert sind, Drehmoment auf die Räder des Fahrzeugs aufzubringen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern; eine Kraftübertragung mit einem Getriebe; und einen Regler, der dazu programmiert ist, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signals zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt, ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten und einem Vorkompensator einer Reibungsbremssystemdynamik einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Reibungsbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, wobei die Regelung mit geschlossenem Regelkreis ein Einstellen des Nutzbremsmoments auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Produkt aus dem Signal und dem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten und einem Vorkompensator der Reibungsbremssystemdynamik, einem geschätzten Nutzbremsmoment, und ein Einstellen des Nutzbremsmoments der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Regelblocks zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments beinhaltet, und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Vorwärtskopplungskompensators weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, wobei der Vorwärtskopplungskompensator auf Übertragungsfunktionen basiert, die die Dynamik der elektrischen Maschine, die Dynamik der Reibungsbremsen und die Dynamik der Kraftübertragung und des Getriebes des Fahrzeugs repräsentieren.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei das geschätzte Nutzbremsmoment auf einem elektrischen Strom, der durch die elektrische Maschine erzeugt wird, und einer Drehzahl des Fahrzeugrads und einem Radschlupf beruht.
Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments einer von einem PID-Regler, einem adaptiven modellprädiktiven Regler, einem Fuzzy-Logik-Regler oder einem Regler eines neuronalen Netzes ist.
Fahrzeug, umfassend: eine Achse mit einer Eingangswelle zu einem offenen Differential und einer Ausgangswelle, die sich aus dem offenen Differential heraus erstreckt; Räder, die an jeder Ausgangswelle befestigt sind; eine elektrische Maschine, die an der Eingangswelle befestigt und dazu konfiguriert ist, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs während des Nutzbremsens zu verringern; Reibungsbremsen, die um die Räder herum angeordnet und dazu konfiguriert sind, die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern; und einen Regler, der dazu programmiert ist, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signal zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt, ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem ersten Gewichtungskoeffizienten während des Blockierschutzbremsereignisses einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem zweiten Gewichtungskoeffizienten während des Blockierschutzbremsereignisses einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, das Nutzbremsmoment auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen, die einen Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments und eine Rückführregelung beinhaltet, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Vorwärtskopplungskompensators weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei die Rückführregelung ein Einstellen des Nutzbremsmoments auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Produkt aus dem Signal und dem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten und einem Vorkompensator der Reibungsbremssystemdynamik und einem geschätzten Nutzbremsmoment beinhaltet.
Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei das geschätzte Nutzbremsmoment auf einem elektrischen Strom, der durch die elektrische Maschine erzeugt wird, beruht.
Fahrzeug nach Anspruch 6, wobei das geschätzte Nutzbremsmoment ferner auf einer Drehzahl des Fahrzeugrads und einem Radschlupf beruht.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments um einen PID-Regler handelt.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments um einen adaptiven modellprädiktiven Regler handelt.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments um einen Fuzzy-Logik-Regler handelt.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei es sich bei dem Regelblock zum Ausgleichen des Nutzbremsmoments um einen Regler eines neuronalen Netzes handelt.
Fahrzeug nach Anspruch 4, wobei der Vorwärtskopplungskompensator auf Übertragungsfunktionen beruht, die die Dynamik der elektrischen Maschine, die Dynamik der Reibungsbremsen und die Dynamik einer Kraftübertragung und eines Getriebes des Fahrzeugs repräsentieren.
Fahrzeug, umfassend: eine elektrische Machine, die dazu konfiguriert ist, während des Nutzbremsens eine Batterie aufzuladen; Reibungsbremsen, die dazu konfiguriert sind, Drehmoment auf die Räder des Fahrzeugs aufzubringen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeugs zu verringern; und einen Regler, der dazu programmiert ist, als Reaktion auf ein Blockierschutzbremsereignis und in dessen Verlauf ein Signal zu generieren, das einen Drehmomentgesamtbedarf zum Abbremsen des Fahrzeugs auf Grundlage einer Differenz zwischen einem gewünschten Radschlupfverhältnis und einem tatsächlichen Radschlupfverhältnis angibt, ein Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Nutzbremsungsewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, ein Reibungsbremsmoment der Reibungsbremsen auf Grundlage eines Produkts aus dem Signal und einem Reibungsbremsungsgewichtungskoeffizienten einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen, und das Nutzbremsmoment der elektrischen Maschine auf Grundlage einer Regelung mit geschlossenem Regelkreis weiter einzustellen, um den tatsächlichen Radschlupf auf dem gewünschten Radschlupf zu halten oder dahin zu bringen.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei die Regelung mit geschlossenem Regelkreis ein Einstellen des Nutzbremsmoments auf Grundlage einer Differenz zwischen dem Produkt aus dem Signal und dem Nutzbremsungsgewichtungskoeffizienten und einem geschätzten Nutzbremsmoment beinhaltet.
Fahrzeug nach Anspruch 13, wobei der Vorwärtskopplungskompensator auf Übertragungsfunktionen beruht, die die Dynamik der elektrischen Maschine, die Dynamik der Reibungsbremsen und die Dynamik einer Kraftübertragung und eines Getriebes des Fahrzeugs repräsentieren.