DE102021105340A1

DE102021105340A1 - Antriebssteuersystem für ein elektromotorisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einer Fahrstufenwähleinrichtung

Info

Publication number: DE102021105340A1
Application number: DE102021105340.4A
Authority: DE
Inventors: Florian Schnappauf
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2021-03-05
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2022-09-08
Also published as: US20240059159A1; CN116507543A; WO2022184397A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Antriebssteuersystem für ein elektromotorisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einer Fahrstufenwähleinrichtung, mit einem elektronischen Fahrpedal, mit einem Bremspedal und mit einer elektronischen Steuereinheit, die insbesondere elektrisch mit der Fahrstufenwähleinrichtung, dem Fahrpedal und dem Bremspedal verbunden ist. Die Steuereinheit ist derart ausgestaltet, dass bei Auswahl einer ersten Alternativ-Automatik-Fahrstufe („B“) eine Kriechfunktion deaktiviert ist und dass bei Auswahl einer zweiten Alternativ-Automatik-Fahrstufe („D“) eine Kriechfunktion aktiviert ist. Die Steuereinheit enthält erfindungsgemäß weiterhin ein entsprechend programmiertes Funktions-Modul, durch das bei aktivierter Kriechfunktion ausgehend von einer Kriechvorsteuerung das damit vorgegebene Kriechmoment in Form eines Antriebsmoments abhängig von einem Bremswunsch des Fahrers reduziert wird, wobei ein Reibbremsmoment durch das übliche Radbremssystem nur und erst dann zugeschaltet wird, wenn das minimal mögliche Kriechmoment erreicht ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssteuersystem für ein elektromotorisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einer Fahrstufenwähleinrichtung, mit einem elektronischen Fahrpedal, mit einem Bremspedal und mit einer elektronischen Steuereinheit, die mit der Fahrstufenwähleinrichtung, dem Fahrpedal und dem Bremspedal verbunden ist.
Das sogenannte „One-Pedal-Feeling“ mit einem elektronischen Fahrpedal bei Elektrofahrzeugen, das insbesondere ein Charaktermerkmal des BMW i3 ist, sorgt beim Loslassen des Fahrpedals für eine starke, spontan dosierbare Verzögerung bis fast in den Stillstand bei hoher Rekuperation. Weiterhin sind bereits viele verschiedene Rekuperationsverfahren zum Bremsen von elektrifizierten Kraftfahrzeugen (Hybridfahrzeuge oder reine Elektrofahrzeuge) bekannt.
Die DE 10 2017222819 A1 beschäftigt sich mit einer Lösung des Problems, dass das sogenannte „One-Pedal-Feeling“ nicht in allen Situationen als vorteilhaft empfunden wird.
Weiterhin wird beispielsweise in der EP 0 822 128 B1 das Problem knarzender Bremsen beim Kriechen behandelt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Komfort bei elektrifizierten Kraftfahrzeuge, insbesondere mit reinem Elektroantrieb, weiter zu verbessern.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. In den abhängigen Patentansprüchen sind bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung betrifft ein Antriebssteuersystem für ein elektromotorisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einer Fahrstufenwähleinrichtung, mit einem elektronischen Fahrpedal, mit einem Bremspedal und mit einer elektronischen Steuereinheit, die insbesondere elektrisch mit der Fahrstufenwähleinrichtung, dem Fahrpedal und dem Bremspedal verbunden ist, um deren Betätigung und/oder Ist-Stellung über entsprechende Sensoren in üblicherweise zu erfassen. Die Steuereinheit ist beispielsweise durch ein entsprechend programmiertes Software-Modul derart ausgestaltet, dass bei Auswahl einer ersten Alternativ-Automatik-Fahrstufe (insbesondere einer Automatik-Fahrstufe „B“ oder „i“ oder „e“, die ein für rein elektrische Fahrzeuge („BEV“) charakteristisches Fahrverhalten aufweist) eine Kriechfunktion deaktiviert ist und dass bei Auswahl einer zweiten Alternativ-Automatik-Fahrstufe (insbesondere einer üblichen bei Automatikgetrieben mit „D“ bezeichneten Drive-Automatikfahrstufe) eine Kriechfunktion aktiviert ist.
In Fahrstufe „D“ ist Kriechen grundsätzlich aktiviert. Beim Stand der Technik wird jedoch das Kriechen bisher unabhängig vom Bremswunsch des Fahrers vorgenommen.
Daher enthält die Steuereinheit erfindungsgemäß weiterhin ein entsprechend programmiertes Funktions-Modul, durch das bei aktivierter Kriechfunktion ausgehend von einer Kriechvorsteuerung das damit vorgegebene Kriechmoment in Form eines Antriebsmoments abhängig von einem Bremswunsch des Fahrers reduziert wird, wobei ein Reibbremsmoment durch das übliche Radbremssystem nur und erst dann zugeschaltet wird, wenn das minimal mögliche Kriechmoment (z. B. Null oder das maximal mögliche Rekuperationsmoment) erreicht ist. Der Bremswunsch des Fahrers wird beispielsweise in üblicher Weise durch den erfassten Bremsdruck am Bremspedal erfasst.
Vorzugsweise wird das vorgegebene Kriechmoment nur innerhalb eines definierten unteren Geschwindigkeit-Reibbremsmoment-Bereichs abhängig vom Bremswunsch des Fahrers reduziert. Dieser Geschwindigkeit-Reibbremsmoment-Bereich wird insbesondere durch empirische Ermittlung des Auftretens von Rad-Brems-Knarzen definiert.
Vorzugsweise wird das Kriechmoment proportional mit dem Bremswunsch des Fahrers reduziert.
Das im Rahmen der Kriechvorsteuerung vorgegebene Kriechmoment wird bevorzugt zumindest auch abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt; denn Knarzen tritt vorrangig bei vergleichsweise niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten mit geringer negativer Beschleunigung auf.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung oder auch als eigenständiger Erfindungsgedanke weist die Fahrstufenwähleinrichtung zur Auswahl der ersten Alternativ-Automatik-Fahrstufe oder der zweiten Alternativ-Automatik-Fahrstufe einen sich selbst rückstellenden Umschalttaster auf, wobei bei jeder Betätigung des Umschalttasters gegen die Fahrtrichtung ausgehend von einer der beiden Alternativ-Automatik-Fahrstufen die jeweils andere auswählbar ist.
Die Erfindung umfasst auch eine elektronische Steuereinheit sowie mindestens ein Software-Funktionsmodul für die elektronische Steuereinheit des erfindungsgemäßen Antriebssteuersystems.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:

Grundsätzlich treten auch bei elektrifizierten Kraftfahrzeugen mit E-Maschinen-Antriebstechnologien Akustikprobleme aufgrund von Bremsenknarzen beim Verspannen des Antriebsmoments gegen die Reibbremse der Fahrzeugbetriebsbremse beim Kriechen auf.

Bei elektrifizierten Antriebskonzepten, bei denen der Verbrenner durch Kupplungen abgekoppelt werden kann oder die reine E-Antriebe aufweisen, wird erfindungsgemäß die Kriechvorsteuerung nur in Abhängigkeit des Bremswunsches reduziert. Die Reibbremse muss dann den Reibbremsanteil gegen das Antriebsmoment bilanzieren und darf erst aktiv werden, wenn das Kriech-Antriebsmoment zumindest Null ist.
In Abhängigkeit des Bremsfahrerwunsches soll dosierbar das Antriebsmoment bis auf 0 [Nm] abgebaut werden. Solange dies geschieht, darf trotz Bremsfahrerwunsch die Reibbremse nicht aktiv sein bzw. wird das abgebaute Kriechmoment gegen den Bremsfahrerwunsch bilanziert. Erst wenn das Antriebsmoment komplett abgebaut ist, darf die Reibbremse aktiv werden.
Bei Fahrzeugen mit verbrennungsmotorischem Antrieb existiert beim Loslassen des Fahrpedals ebenfalls eine Verzögerung, aber eine spürbar geringere Verzögerung als bei den oben genannten Elektrofahrzeugen. Diese Verzögerung geht bei langsamer Fahrt bis in eine sogenannte Kriechgeschwindigkeit über, welche ein Fahren in Schritttempo ohne die Betätigung des Fahrpedals ermöglicht. Besonders beim Rangieren und Einparken ist Kriechen hilfreich.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung ist es, durch die Einführung einer alternativ zur üblichen Fahrstufe „D“ in Automatikgetriebe-Fahrzeugen anwählbaren zusätzlichen Fahrstufe, hier „B“ genannt, in einem elektromotorisch betreibbaren Fahrzeug die Vorteile der Fahrweisen eines Fahrzeugs mit Verbrennungsmotor und eines Elektrofahrzeuges mit One-Pedal-Feeling zu verbinden und den Fahrer entscheiden zu lassen, welche Fahrweise aktuell angewendet werden soll.
In dieser neuen Fahrstufe („B“) ist im Wesentlichen das Kriechen immer deaktiviert und das Rekuperationsniveau hoch, vorzugsweise maximal oder adaptiv (insbesondere bei Vorhandensein von Fahrerassistenzsystemen mit Vorausschauassistent), und nicht frei wählbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung veranschaulicht und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt

1 in schematischer Darstellung eine Übersicht über die wesentlichen Komponenten des erfindungsgemäßen Antriebssystems mit Auswahl der beiden Alternativ-Automatik-Fahrstufen,
2 in schematischer Darstellung eine Übersicht über eine Kriechvorsteuerung zur erfindungsgemäßen Kriechfunktion,
3 eine diagrammförmige Erläuterung einer Kriechfunktion nach dem Stand der Technik und
4 eine diagrammförmige Erläuterung einer erfindungsgemäßen Kriechfunktion.

In 1 ist ein Antriebssteuersystem für ein elektromotorisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einer elektronischen Steuereinheit 2 dargestellt, die mit einer Fahrstufenwähleinrichtung 1, mit einer Anzeige-Bedieneinheit 3, mit einem Fahrpedal 5 und mit einem Bremspedal 6 elektrisch verbunden ist. Die Fahrstufenwähleinrichtung 1 kann zur Auswahl verschiedener Fahrstufen R, N, D oder B ein Betätigungselement 7 in Form eines sich selbst rückstellenden Umschalttasters aufweisen, wobei bei jeder Betätigung des Umschalttasters gegen die Fahrtrichtung ausgehend von einer der beiden Alternativ-Automatik-Fahrstufen D und B die jeweils andere auswählbar ist.
Die elektronische Steuereinheit 2 ist insbesondere durch ein entsprechend programmiertes Software-Modul 4 derart ausgestaltet ist, dass grundsätzlich bei Auswahl einer ersten Alternativ-Automatik-Fahrstufe „B“ mit Loslassen des Fahrpedals ein vergleichsweise hohes (vorzugsweise maximales) Rekuperationsniveau eingestellt und Kriechen deaktiviert ist und dass bei Auswahl einer zweiten Alternativ-Automatik-Fahrstufe „D“ mit Loslassen des Fahrpedals mindestens ein auswählbares festes Rekuperationsniveau oder ein (insbesondere autoadaptiver) Segelbetrieb vorgebbar und Kriechen aktiviert ist.
Für die Ausgestaltung der Rekuperation in Fahrstufe „D“ kann vorzugsweise die Rekuperationsstufe vom Fahrer beispielsweise über eine Anzeige-Bedieneinheit 3 konfiguriert werden. Der Fahrer hat z.B. die Wahl zwischen einer „adaptiver Rekuperation“ oder einem bevorzugten, fest einstellbaren Rekuperationsniveau (hier z.B. hoch/mittel/niedrig). Mit der adaptiven Rekuperation (via Kamera, Radar und Navi-Daten) wählt das Fahrzeug automatisch die korrekte Schubverzögerung in Abhängigkeit von der Verkehrssituation.
Die Steuereinheit 2 mit dem Software-Modul 4 ist erfindungsgemäß weiterhin derart ausgestaltet, dass bei Auswahl der zweiten Alternativ-Automatik-Fahrstufe „D“ eine Kriechfunktion aktiviert ist, bei der ausgehend von einer Kriechvorsteuerung M_KR_vor das damit vorgegebene Kriechmoment M_KR in Form eines Antriebsmoments abhängig von einem Bremswunsch M_FW des Fahrers reduziert wird, wobei ein Reibbremsmoment M_RB erst dann zugeschaltet wird, wenn das minimal mögliche Kriechmoment erreicht ist.
Ein mögliches Verfahren zur Bestimmung der Kriechvorsteuerung M_KR_vor ist in 2 dargestellt. Das durch die Kriechvorsteuerung M_KR_vor vorgegebene Kriechmoment M_KR wird vorzugsweise abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v bestimmt. Dazu wird ein von der Fahrzeuggeschwindigkeit v abhängiges Roh-Kriechmoment M_KR' mit einem Faktor F zwischen 0 und 1 multipliziert. Der Faktor F wird aus einem Kennfeld ausgelesen, das einen Wert zwischen 0 und 1 abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit v und dem Reibbremsmoment M_RB vorgibt.
3 zeigt die Wirkung einer Kriechfunktion nach dem Stand der Technik. In Fahrstufe „D“ ist Kriechen grundsätzlich aktiviert. Beim Stand der Technik wird jedoch das Kriechmoment M_KR unabhängig vom Bremswunsch M_FW des Fahrers vorgenommen. Der Bremswunsch M_FW wird allein durch das Reibbremsmoment M_RB der Betriebsbremse bedient. Dies führt zu einem unruhigen Verzögerungsverlauf der Fahrzeuggeschwindigkeit v und dadurch für besonders niedrige Werte der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Verzögerung zum Bremsenknarzen. Erfindungsgemäß soll daher die Reibbremse möglichst wenig zum Einsatz kommen.
In 4 wird anhand eines Ausführungsbeispiels die erfindungsgemäße Kriechfunktion genauer dargestellt:

Bei aktivierter Kriechfunktion wird ausgehend von der Kriechvorsteuerung M_KR_vor das damit vorgegebene Kriechmoment M_KR - vorzugsweise nur innerhalb eines definierten unteren Geschwindigkeit-Reibbremsmoment-Bereichs KF - abhängig vom Bremswunsch M_FW des Fahrers reduziert. Dieser untere Geschwindigkeit-Reibbremsmoment-Bereich KF ist in 2 als für das Knarz-Problem besonders relevanten Bereich KF schematisch eingetragen. Der Bereich KF definiert, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit v kleiner als ein erster Schwellwert S1 und das Reibbremsmoment M_RB kleiner als ein zweiter Schwellwert S2 sein sollen.

4 zeigt auch, dass das Kriechmoment M_KR proportional mit dem Bremswunsch M_FW des Fahrers reduziert wird, bis vorzugsweise das minimal mögliches Kriechmoment erreicht ist - hier das aktuell maximal mögliche Rekuperationsmoment M_max_Reku.
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 102017222819 A1 [0003]
EP 0822128 B1 [0004]

Claims

Antriebssteuersystem für ein elektromotorisch betreibbares Kraftfahrzeug mit einer Fahrstufenwähleinrichtung (1), mit einem elektronischen Fahrpedal (5), mit einem Bremspedal (6) und mit einer elektronischen Steuereinheit (2, 4), die mit der Fahrstufenwähleinrichtung (1), dem Fahrpedal (5) und dem Bremspedal (6) verbunden ist und derart ausgestaltet ist, dass bei Auswahl einer ersten Alternativ-Automatik-Fahrstufe (B) eine Kriechfunktion deaktiviert ist, dass bei Auswahl einer zweiten Alternativ-Automatik-Fahrstufe (D) eine Kriechfunktion aktiviert ist und dass bei aktivierter Kriechfunktion ausgehend von einer Kriechvorsteuerung (M_KR_vor) das damit vorgegebene Kriechmoment (M_KR) in Form eines Antriebsmoments abhängig von einem Bremswunsch (M_FW) des Fahrers reduzierbar ist, wobei ein Reibbremsmoment (M_RB) erst dann zugeschaltet wird, wenn das minimal mögliche Kriechmoment erreicht ist.
Antriebssteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei aktivierter Kriechfunktion ausgehend von der Kriechvorsteuerung (M_KR_vor) das damit vorgegebene Kriechmoment (M_KR) nur innerhalb eines definierten unteren Geschwindigkeit-Reibbremsmoment-Bereichs (KF) abhängig vom Bremswunsch (M_FW) des Fahrers reduziert wird.
Antriebssteuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kriechmoment (M_KR) proportional mit dem Bremswunsch (M_FW) des Fahrers reduziert wird.
Antriebssteuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das minimal mögliche Kriechmoment Null ist.
Antriebssteuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das minimal mögliche Kriechmoment das aktuell maximal mögliche Rekuperationsmoment (M_max_Reku) ist.
Antriebssteuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das durch die Kriechvorsteuerung (M_KR_vor) vorgegebene Kriechmoment (M_KR) abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit (v) bestimmt wird.
Antriebssteuersystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrstufenwähleinrichtung (1) zur Auswahl der ersten Alternativ-Automatik-Fahrstufe (B) oder der zweiten Alternativ-Automatik-Fahrstufe (D) einen sich selbst rückstellenden Umschalttaster (7) aufweist, wobei bei jeder Betätigung des Umschalttasters (7) gegen die Fahrtrichtung ausgehend von einer der beiden Alternativ-Automatik-Fahrstufen (B; D) die jeweils andere auswählbar ist.
Elektronische Steuereinheit (2) für ein Antriebssteuersystem gemäß einem der vorstehenden Ansprüche mit einem Software-Funktionsmodul (4).
Software-Funktionsmodul (4) für die elektronische Steuereinheit (2) des Antriebssteuersystems gemäß einem der vorstehenden Ansprüche.