DE102022123719A1 - Kraftfahrzeugantriebsstrang und Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Kraftfahrzeugantriebsstrang und Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs Download PDF

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Alexander Denk
Christian Bausch
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit wenigstens einer elektrischen Traktionsmaschine, die motorisch und generatorisch betreibbar ist; mit einem elektrischen Speicher, der mit der elektrischen Traktionsmaschine elektrisch verbunden ist; mit einem hydrodynamischen Retarder; mit einer Betriebsbremse; mit einer Steuervorrichtung zum Ansteuern der elektrischen Traktionsmaschine, des hydrodynamischen Retarders und der Betriebsbremse in Abhängigkeit verschiedener Ist-Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstrangs. Der erfindungsgemäße Kraftfahrzeugantriebsstrang ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung eingerichtet ist, bei einer Bremsanforderung an den Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer vorgegebenen Bremsleistung und/oder mit einem vorgegebenen Bremsmoment diese Ansteuerung wie folgt auszuführen: in Abhängigkeit eines aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers wird(A) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment entweder durch den hydrodynamischen Retarder oder kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt, frei von einer Bremsleistungs- und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine;(B) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts die/das vorgegebene Bremsleistung und/oder Bremsmoment gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine und den hydrodynamischen Retarder oder gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine, den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit wenigstens einer elektrischen Traktionsmaschine, einem elektrischen Speicher, einem hydrodynamischen Retarder und einer Betriebsbremse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, sowie ein Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs, das einen solchen Kraftfahrzeugantriebsstrang aufweist.
  • Der Gesetzgeber schreibt für Lastkraftwagen, die durch einen Verbrennungsmotor angetrieben werden, eine Dauerbremse (Retarder) vor, wobei der Antriebsstrang entsprechender Lastkraftwagen derart ausgelegt sein muss, dass, wenn sich der Lastkraftwagen in einem Gefälle mit 7% über eine Strecke von sechs Kilometern bewegt, eine durchschnittliche Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 km/h allein durch die Dauerbremse gehalten werden kann. Herkömmlich wurden solche Dauerbremsen in Form eines hydrodynamischen Retarders bereitgestellt. Ein solcher hydrodynamischer Retarder weist einen Rotor und einen Stator auf, die jeweils durch ein Schaufelrad gebildet werden und sich in Axialrichtung zur Ausbildung eines torusförmigen Arbeitsraums gegenüberstehen, um durch Antrieb des Rotors ein Arbeitsmedium radial nach außen zu beschleunigen und im Stator radial nach innen zu verzögern, sodass sich ein hydrodynamischer Kreislauf im Arbeitsraum einstellt, über welchen Antriebsleistung und Drehmoment vom Rotor auf den Stator übertragen wird, sodass der Rotor hydrodynamisch abgebremst wird. Anstelle eines Stators kann auch ein Gegenlaufrotor verwendet werden, der gegenläufig zum Rotor angetrieben wird.
  • Für Lastkraftwagen, die mit einer elektrischen Traktionsmaschine angetrieben werden, ist eine solche Dauerbremse nicht vorgeschrieben.
  • Gleichwohl schlägt DE 10 2021 201 113 A1 eine Kombination einer elektrischen Traktionsmaschine, eines Retarders und einer Betriebsbremse vor. Vorzugsweise ergänzt die Bremsung mit der elektrische Traktionsmaschine weitere im Fahrzeug vorhandene Systeme, insbesondere ein Dauerbremssystem, das den Retarder aufweist, und/oder ein Betriebsbremssystem, das eine Reibbremse aufweist. Alternativ oder zusätzlich können auch Bremssysteme durch die Bremsung mit der elektrischen Traktionsmaschine ergänzt werden, die berührungslos arbeiten, wie eine Wirbelstrombremse. Als Vorteil wird angegeben, dass die vorhandenen Systeme - Dauerbremssysteme und Betriebsbremssysteme - kleiner dimensioniert werden können, sodass beispielsweise der Retarder nicht mehr die gesamte Bremsleistung zur Verfügung stellen können muss.
  • Um die Bremsleistung der elektrischen Traktionsmaschine zu erhöhen, wird vorgeschlagen, deren Spannungsniveau zu erhöhen. Für den Fall, dass ein elektrischer Speicher, der mit der elektrischen Traktionsmaschine erzeugte elektrische Leistung speichert, relativ voll ist, kann die mit der Traktionsmaschine erzeugte elektrische Leistung über einen elektrischen Widerstand in Wärme gewandelt werden.
  • Nachteilig an der vorgeschlagenen Kombination und Ansteuerung der verschiedenen Bremssysteme ist, dass im Fall eines relativ vollen elektrischen Speichers im dauerhaft generatorischen Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine mit dem elektrischen Widerstand so viel Wärme erzeugt wird, dass das System aufgrund einer thermischen Begrenzung und aufgrund der vorgeschlagenen reduzierten maximalen Bremsleistung des Retarders in erheblichem Maße auf die Reibbremse zugreifen muss, was mit entsprechenden Nachteilen, wie Verschleiß und reduzierte Dauerbremsfestigkeit, einhergeht.
  • Die aus DE 10 2021 201 113 A1 bekannten Merkmale sind im Oberbegriff des Anspruchs 1 zusammengefasst.
  • DE 10 2019 113 225 A1 schlägt ein Geschwindigkeitseinstellsystem für ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Einstellen einer Fahrzeuggeschwindigkeit vor, um eine sichere Steuerung oder Regelung der Fahrgeschwindigkeit und eine einfache Bedienbarkeit für den Fahrer zu ermöglichen. Bei Erkennen einer Bremsanforderung durch den Fahrer kann zunächst eine Motorsteuereinrichtung mit einem Rekuperationsanforderungssignal angesteuert werden, um eine elektrische Traktionsmaschine im generatorischen Betrieb zu betreiben und dadurch Bremsleistung zur Verfügung zu stellen. Bei höheren Verzögerungsanforderungen oder auch in Fahrbereichen mit ungünstigen Rekuperationseigenschaften, zum Beispiel bei geringer Fahrgeschwindigkeit, kann die Geschwindigkeitssteuereinrichtung auch direkt ein anderes Bremssystem, zum Beispiel einen Retarder, ansteuern.
  • DE 10 2004 043 589 B4 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bestimmen der Antriebsleistungsverteilung in einem Hybrid-Antriebsstrang eines Fahrzeuges.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit elektrischer Traktionsmaschine, elektrischem Speicher, hydrodynamischem Retarder und Betriebsbremse der eingangs dargestellten Art, bei dem Bremsleistung kombiniert mit den verschiedenen Bremssystemen erzeugt werden kann, derart zu verbessern, dass eine übermäßige Nutzung der Betriebsbremse auch dann zuverlässig vermieden wird, wenn der elektrische Speicher voll oder nahezu voll ist. Vorteilhaft soll die elektrische Betriebsbremse auch in einem Fehlerzustand des elektrischen Speichers nicht übermäßig belastet werden.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch einen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit den Merkmalen von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs mit einem solchen Kraftfahrzeugantriebsstrang mit den Schritten von Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.
  • Ein erfindungsgemäßer Kraftfahrzeugantriebsstrang umfasst wenigstens eine elektrisch Traktionsmaschine, die in einem Traktionsbetrieb motorisch und in einem Bremsbetrieb generatorisch betreibbar ist, um den Kraftfahrzeugantriebsstrang anzutreiben oder abzubremsen. Wenn nachfolgend auf die elektrische Traktionsmaschine Bezug genommen wird, so kann hiermit eine einzige elektrische Traktionsmaschine gemeint sein, oder auch eine Kombination aus mehreren gleichen oder verschiedenen elektrischen Traktionsmaschinen.
  • Es ist ein elektrischer Speicher in dem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstrang vorgesehen, der mit der (wenigstens einen) elektrischen Traktionsmaschine elektrisch verbunden ist, um diese im Traktionsbetrieb, das heißt im motorischen Betrieb, mit elektrischer Leistung zu versorgen und im Bremsbetrieb, das heißt im generatorischen Betrieb, mit der elektrischen Traktionsmaschine erzeugte elektrische Leistung zu speichern. Somit kann die elektrische Traktionsmaschine den Kraftfahrzeugantriebsstrang antreiben, um ein Fahrzeug, insbesondere Lastkraftwagen, das mit dem Kraftfahrzeugantriebsstrang ausgerüstet ist, antreibend zu bewegen oder aktiv abzubremsen. Die (wenigstens eine) elektrische Traktionsmaschine erzeugt im Traktionsbetrieb dabei ein Bremsmoment, das zusammen mit der Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine eine Bremsleistung ergibt, da die Bremsleistung das Produkt aus Drehzahl und Drehmoment ist.
  • Es ist ein hydrodynamischer Retarder der eingangs beschriebenen Art vorgesehen, um den Kraftfahrzeugantriebsstrang und entsprechend das Fahrzeug verschleißfrei abzubremsen. Auch der hydrodynamische Retarder erzeugt im eingeschalteten Zustand entsprechend ein Bremsmoment, das zusammen mit der Drehzahl des Retarders, das heißt des Retarderrotors, eine Bremsleistung ergibt.
  • Schließlich ist eine Betriebsbremse zum reibungsbasierten Abbremsen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs und damit eines Fahrzeugs, das den Kraftfahrzeugantriebsstrang aufweist, vorgesehen. Eine solche Betriebsbremse kann beispielsweise eine, in der Regel jedoch mehrere, Scheibenbremsen umfassen. Auch die Betriebsbremse erzeugt ein Bremsmoment beziehungsweise eine Bremsleistung.
  • Eine Steuervorrichtung im erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugantriebsstrang ist eingerichtet, die elektrische Traktionsmaschine, den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse in Abhängigkeit verschiedener Ist-Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstrangs anzusteuern.
  • Erfindungsgemäß ist die Steuereinrichtung derart eingerichtet, dass bei einer Bremsanforderung an den Kraftfahrzeugantriebsstrang mit einer vorgegebenen Bremsleistung und/oder mit einem vorgegebenen Bremsmoment, wobei eine solche Bremsanforderung beispielsweise von einem Bremssteuergerät ausgegeben werden kann oder auch in der Steuervorrichtung in Abhängigkeit von Eingangsgrößen selbst erzeugt werden kann, die Ansteuerung der verschiedenen Bremsen, das heißt der elektrischen Traktionsmaschine, des hydrodynamischen Retarders und der Betriebsbremse, wie folgt ausgeführt wird:
    • In Abhängigkeit eines aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers wird
      1. A) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment durch den hydrodynamischen Retarder oder kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine;
      2. B) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine und den hydrodynamischen Retarder oder gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine, den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt.
  • Durch die erfindungsgemäße Lösung ist eine dauerhafte verschleißfreie Abbremsung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs möglich, beispielsweise bei der eingangs genannten Bewegung eines Lastkraftwagens im Gefälle mit 7% und das Halten der Fahrzeuggeschwindigkeit von 30 km/h allein durch die Dauerbremse, weil die vorgegebene Bremsleistung auch dann, wenn der elektrische Speicher nahezu voll ist, beispielsweise einen Ladezustand, auch SOC (State-of-Charge) genannt, von mehr als 95% aufweist, die vorgegebene Bremsleistung allein mit dem hydrodynamischen Retarder oder zumindest zum größten Teil durch den hydrodynamischen Retarder und dann kombiniert mit der Betriebsbremse bereitgestellt wird, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine. Damit kann auch gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auf den elektrischen Widerstand verzichtet werden, der den generatorischen Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine in einem entsprechend befüllten Zustand des elektrischen Speichers ermöglicht.
  • Insbesondere, wenn der hydrodynamische Retarder derart ausgelegt wird, wie es bisher bei einem mit Verbrennungsmotor angetriebenen Lastkraftwagen der Fall war, wird die Betriebsbremse nicht übermäßig beansprucht.
  • Besonders bevorzugt wird im Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts, beispielsweise oberhalb des Ladezustands von 95% (SOC 95%) die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder oder allein durch die Kombination aus hydrodynamischem Retarder und Betriebsbremse bereitgestellt. Das bedeutet, dass keine weitere Bremse, beispielsweise eine Wirbelstrombremse oder Motorbremse, herangezogen wird. Solche Bremsen können eingespart werden.
  • Insbesondere ist der Kraftfahrzeugantriebsstrang für ein Elektrofahrzeug ausgelegt, das heißt der Kraftfahrzeugantriebsstrang weist als Traktionsmaschinen ausschließlich eine oder mehrere elektrische Traktionsmaschinen auf. Die Erfindung ist jedoch auch bei Hybridfahrzeugen anwendbar, deren Antriebsstrang neben der wenigstens einen elektrischen Traktionsmaschine einen Verbrennungsmotor als Traktionsmotor aufweist.
  • Bevorzugt ist die Steuervorrichtung eingerichtet, bei einem erfassten Fehlerzustand der elektrischen Traktionsmaschine den hydrodynamischen Retarder oder kombiniert den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments anzusteuern, also derart, wie auch im Ladezustand des elektrischen Speichers oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts.
  • Um bei einer Abbremsung des Kraftfahrzeugantriebsstrangs mit der elektrischen Traktionsmaschine deren Bremsmoment und/oder Bremsleistung zu erhöhen, ist die Steuervorrichtung vorteilhaft eingerichtet, im Zustand B) eine im Kraftfahrzeugantriebsstrang zwischen Antriebsrädern des Kraftfahrzeugantriebsstrangs und der elektrischen Traktionsmaschine vorgesehene Übersetzung zu reduzieren, sodass die Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine und deren Bremsmoment und/oder deren Bremsleistung erhöht wird.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs, wobei das Kraftfahrzeug einen Kraftfahrzeugantriebsstrang der hier dargestellten Art umfasst, weist die folgenden Schritte auf:
    1. A) Bei einem erfassten aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment entweder durch den hydrodynamischen Retarder oder kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine;
    2. B) bei einem erfassten aktuellen Ladezustand des elektrischen Speichers gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine und den hydrodynamischen Retarder oder gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine, den hydrodynamischen Retarder und die Betriebsbremse bereitgestellt.
  • Bevorzugt wird im Zustand A) die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder oder allein durch die Kombination aus hydrodynamischem Retarder und Betriebsbremse bereitgestellt.
  • Zur Anwendung des Verfahrens bei einem Elektrofahrzeug wird der Kraftfahrzeugantriebsstrang ausschließlich mit einer oder mehreren elektrischen Traktionsmaschinen zur aktiven Fortbewegung des Kraftfahrzeugs angetrieben.
  • Besonders bevorzugt wird die Betriebsweise der elektrischen Traktionsmaschine überwacht und bei einem erfassten Fehlerzustand der elektrischen Traktionsmaschine wird der hydrodynamische Retarder zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments angesteuert oder werden der hydrodynamische Retarder und die Betriebsbremse kombiniert zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments angesteuert.
  • Auch bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann bevorzugt die Übersetzung im Kraftfahrzeugantriebsstrang zwischen den Antriebsrädern und der elektrischen Traktionsmaschine reduziert werden, um eine Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine und deren Bremsmoment und/oder Bremsleistung zu erhöhen, wenn das vor der Reduzierung der Übersetzung mit der elektrischen Traktionsmaschine erzeugte Bremsmoment und/oder die Bremsleistung nicht ausreicht, um das vorgegebene Bremsmoment und/oder die vorgegebene Bremsleistung zu erzeugen.
  • Eine solche Reduzierung der Übersetzung wird auch als Rückschaltung der elektrischen Traktionsmaschine bezeichnet.
  • Durch die Erfindung wird eine sichere Regulierung der Geschwindigkeit im Gefälle erreicht und die Betriebsbremse wird unabhängig von der Ausführungsform der elektrischen Traktionsmaschine entlastet. Gleichzeitig wird das Energierückgewinnungspotenzial vollständig ausgeschöpft.
  • Besonders bevorzugt erfolgt während des Rückschaltvorgangs der elektrischen Traktionsmaschine im Gefälle keine Bremskraftunterbrechung.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und den Figuren exemplarisch erläutert werden.
  • Es zeigen:
    • 1 einen erfindungsgemäß ausgeführt Kraftfahrzeugantriebsstrang;
    • 2a und 2b die Ansteuerung der Betriebsbremse, des hydrodynamischen Retarders und der elektrischen Traktionsmaschine in Abhängigkeit verschiedener Ist-Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstrangs und des aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers.
  • In der 1 ist ein Kraftfahrzeugantriebsstrang 1 gezeigt, umfassend eine elektrische Traktionsmaschine 2, die elektrisch mit einem elektrischen Speicher 3 verbunden ist, mit einem Getriebe 9, über welches die elektrische Traktionsmaschine 2 mit Antriebsrädern 7 verbunden ist, mit einem hydrodynamischen Retarder 4 und mit einer Betriebsbremse 5. Die elektrische Traktionsmaschine 2 könnte auch an einer anderen Position, beispielsweise auf der Radachse vorgesehen sein, oder es könnten mehrere elektrische Traktionsmaschinen 2 vorgesehen sein, beispielsweise auf der Radachse, auf verschiedenen Radachsen oder im Bereich der Antriebsräder 7.
  • Ferner ist eine Steuervorrichtung 6 vorgesehen, die über nicht näher dargestellte Steuerleitungen mit der elektrischen Traktionsmaschine 2, dem elektrischen Speicher 3, dem hydrodynamischen Retarder 4, der Betriebsbremse 5 und einer Schaltvorrichtung für eine Übersetzung 8 in dem Getriebe 9 verbunden ist. Der Steuervorrichtung 6 können verschiedene Eingangsgrößen aus Sensoren und/oder anderen Steuereinrichtungen zugeführt werden. Die Steuervorrichtung 6 kann auch mit weiteren nicht näher dargestellten Einrichtungen verbunden sein und kann zur Ansteuerung der genannten Maschinen/Bremsen mit weiteren Steuervorrichtungen, die an den einzelnen Bauteilen zu deren Ansteuerung vorgesehen sind, zusammenarbeiten.
  • Von den verschiedenen Übersetzungen 8 im Getriebe 9 kann eine geeignete in Abhängigkeit von Randbedingungen ausgewählt werden, um das Drehzahlverhältnis zwischen einer Abtriebswelle der elektrischen Traktionsmaschine 2 und den Antriebsrädern 7 wahlweise einzustellen.
  • Der hydrodynamische Retarder 4 ist beispielsweise mechanisch mit einer Abtriebswelle des Getriebes 9 gekoppelt. Beispielsweise ist zwischen der Abtriebswelle des Getriebes 9 und einer Retarderwelle, die den Rotor des Retarders trägt, eine Stirnradstufe vorgesehen.
  • Die Steuervorrichtung 6 steuert in einem Bremsbetrieb des Kraftfahrzeugantriebsstrangs die verschiedenen Bremsen, nämlich die elektrische Traktionsmaschine 2 im generatorischen Betrieb, den hydrodynamischen Retarder 4 und die Betriebsbremse 5 vorteilhaft an, wie in den Flussdiagrammen der 2a und 2b dargestellt ist.
  • Gemäß der 2a wird, wenn ein Ladezustand des elektrischen Speichers 3 (siehe die 1) oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts liegt, beispielsweise oberhalb von 95% (SOC>95%), bestimmt, ob die vorgegebene Bremsleistung im Bereich der Dauerbremse, also des hydrodynamischen Retarders 4 liegt, das heißt allein durch den hydrodynamischen Retarder 4 zur Verfügung gestellt werden kann, weil ein generatorischer Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine 2 aufgrund des Ladezustands des Speichers 3 ausscheidet. Zusätzlich oder alternativ kann auch ein Bremsmoment vorgegeben werden. Wenn die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegeben Bremsmoment im Bereich des Retarders 4 liegt, wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegeben Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder 4 bereitgestellt. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder 4 und die Betriebsbremse 5 bereitgestellt, bevorzugt bei einer maximalen Ausschöpfung der vom hydrodynamischen Retarder 4 bereitstellbaren Bremsleistung, um die Betriebsbremse 5 so weit wie möglich zu entlasten.
  • In der 2b ist nun die Situation bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers 3 gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts, zum Beispiel SOC≤95%, dargestellt. Es wird bestimmt, ob die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den generatorischen Betrieb der elektrischen Traktionsmaschine 2 bereitgestellt werden kann. Falls dies der Fall ist, wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch die elektrische Traktionsmaschine 2 bereitgestellt. Falls dies nicht der Fall ist, wird bestimmt, ob die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment dann allein durch die elektrische Traktionsmaschine 2 im generatorischen Betrieb zur Verfügung gestellt werden kann, wenn diese rückgeschaltet wird, das heißt eine kleinere Übersetzung 8 im Getriebe 9 eingestellt wird. Falls dies der Fall ist, erfolgt die Rückschaltung und die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment wird allein durch die elektrische Traktionsmaschine 2 bereitgestellt.
  • Da sich die Bremsleistung aus dem von der elektrischen Traktionsmaschine 2 erzeugten Bremsmoment und deren Drehzahl ergibt, kann in den Flussdiagrammen, wenn das Bremsmoment genannt ist, auch die Bremsleistung eingesetzt werden und umgekehrt.
  • Sollte es nicht möglich sein, mit der elektrischen Traktionsmaschine 2 die gesamte vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment zur Verfügung zu stellen, so wird bestimmt, ob die gesamte vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment kombiniert durch die elektrische Traktionsmaschine 2 und den hydrodynamischen Retarder 4 bereitgestellt werden kann. Wenn erforderlich, wird hierfür die elektrische Traktionsmaschine 2 wiederum rückgeschaltet, durch entsprechendes Einstellen einer vergleichsweise kleineren Übersetzung 8 zwischen der elektrischen Traktionsmaschine 2 und den Antriebsrädern 7. Siehe im Einzelnen das Flussdiagramm der 2b. Wenn nun die Bremsleistung und/oder das Bremsmoment der elektrischen Traktionsmaschine 2, gegebenenfalls nach deren Rückschaltung, und des hydrodynamischen Retarders 4 ausreicht, wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment mit diesen beiden Aggregaten bereitgestellt. Wenn sie nicht ausreicht, wird zusätzlich die Betriebsbremse 5 zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments herangezogen.
  • In den Flussdiagrammen der 2a und 2b wird der hydrodynamische Retarder 4 mit Dauerbremse bezeichnet und die elektrische Traktionsmaschine 2 entweder mit Traktionsmaschine oder mit EM.
  • Besonders bevorzugt erfolgt eine Priorisierung der Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments mit der elektrischen Traktionsmaschine 2, dem hydrodynamischen Retarder 4 und der Betriebsbremse 5 derart, dass stets die maximal verfügbare Bremsleistung und/oder das maximal verfügbare Bremsmoment der elektrischen Traktionsmaschine 2 verwendet wird, wenn diese/dieses nicht ausreicht oder nicht vorhanden ist, ergänzt durch die maximal verfügbare Bremsleistung und/oder das maximal verfügbare Bremsmoment des hydrodynamischen Retarders 4 und, wenn dies immer noch nicht ausreichend ist, ergänzt um die notwendige Bremsleistung und/oder das notwendige Bremsmoment der Betriebsbremse 5.
  • Hierbei wird stets berücksichtigt, ob eine Rückschaltung der elektrischen Traktionsmaschine 2 möglich ist, um mit dieser elektrischen Traktionsmaschine 2 entsprechend mehr Bremsleistung und/oder Bremsmoment zur Verfügung stellen zu können, und die in der Priorität der Ansteuerung nachgeordneten Bremsen zu entlasten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Kraftfahrzeugantriebsstrang
    2
    elektrische Traktionsmaschine
    3
    elektrischer Speicher
    4
    hydrodynamischer Retarder
    5
    Betriebsbremse
    6
    Steuervorrichtung
    7
    Antriebsräder
    8
    Übersetzung
    9
    Getriebe
  • 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 102021201113 A1 [0004, 0007]
    • DE 102019113225 A1 [0008]
    • DE 102004043589 B4 [0009]

Claims (10)

  1. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) mit wenigstens einer elektrischen Traktionsmaschine (2), die in einem Traktionsbetrieb motorisch und in einem Bremsbetrieb generatorisch betreibbar ist, um den Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) anzutreiben oder abzubremsen; mit einem elektrischen Speicher (3), der mit der elektrischen Traktionsmaschine (2) elektrisch verbunden ist, um diese im Traktionsbetrieb mit elektrischer Leistung zu versorgen und im Bremsbetrieb mit der elektrischen Traktionsmaschine (2) erzeugte elektrische Leistung zu speichern; mit einem hydrodynamischen Retarder (4) zum verschleißfreien Abbremsen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (1); mit einer Betriebsbremse (5) zum reibungsbasierten Abbremsen des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (1); mit einer Steuervorrichtung (6) zum Ansteuern der elektrischen Traktionsmaschine (2), des hydrodynamischen Retarders (4) und der Betriebsbremse (5) in Abhängigkeit verschiedener Ist-Zustände des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (1); dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) eingerichtet ist, bei einer Bremsanforderung an den Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) mit einer vorgegebenen Bremsleistung und/oder mit einem vorgegebenen Bremsmoment diese Ansteuerung wie folgt auszuführen: in Abhängigkeit eines aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers (3) wird A) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers (3) oberhalb eines vorgegebenen Grenzwerts die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment entweder durch den hydrodynamischen Retarder (4) oder kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) bereitgestellt, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine (2); B) bei einem Ladezustand des elektrischen Speichers (3) gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine (2) und den hydrodynamischen Retarder (4) oder gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine (2), den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) bereitgestellt.
  2. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) eingerichtet ist, um im Zustand A) die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder (4) oder allein durch die Kombination aus hydrodynamischem Retarder (4) und Betriebsbremse (5) bereitzustellen.
  3. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) als Traktionsmaschinen ausschließlich eine oder mehrere elektrische Traktionsmaschinen (2) aufweist.
  4. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) ferner eingerichtet ist, bei einem erfassten Fehlerzustand der elektrischen Traktionsmaschine (2) den hydrodynamischen Retarder (4) oder kombiniert den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments anzusteuern.
  5. Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuervorrichtung (6) eingerichtet ist, im Zustand B) eine im Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) zwischen Antriebsrädern (7) des Kraftfahrzeugantriebsstrangs (1) und der elektrischen Traktionsmaschine (2) vorgesehene Übersetzung (8) zu reduzieren, um eine Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine (2) und deren Bremsmoment und/oder deren Bremsleistung zu erhöhen.
  6. Verfahren zum Steuern eines Bremsbetriebs eines Kraftfahrzeugs, das einen Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 umfasst, mit den folgenden Schritten: - Erfassen des aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers (3); - Vergleichen des erfassten aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers (3) mit einem vorgegebenen Grenzwert; - bei A) einem erfassten aktuellen Ladezustands des elektrischen Speichers (3) oberhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment entweder durch den hydrodynamischen Retarder (4) oder kombiniert durch den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) bereitgestellt, frei von einer Bremsleistungsbereitstellung und Bremsmomentbereitstellung durch die elektrische Traktionsmaschine (2); B) bei einem erfassten aktuellen Ladezustand des elektrischen Speichers (3) gleich oder unterhalb des vorgegebenen Grenzwerts wird die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine (2) und den hydrodynamischen Retarder (4) oder gemeinsam durch die elektrische Traktionsmaschine (2), den hydrodynamischen Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) bereitgestellt.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Zustand A) die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment allein durch den hydrodynamischen Retarder (4) oder allein durch die Kombination aus hydrodynamischem Retarder (4) und Betriebsbremse (5) bereitgestellt wird.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) ausschließlich mit einer oder mehreren elektrischen Traktionsmaschinen (2) zur Fortbewegung des Kraftfahrzeugs angetrieben wird.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Betriebsweise der elektrischen Traktionsmaschine (2) überwacht wird und bei einem erfassten Fehlerzustand der elektrischen Traktionsmaschine (2) der hydrodynamische Retarder (4) oder der hydrodynamische Retarder (4) und die Betriebsbremse (5) kombiniert zur Bereitstellung der vorgegebenen Bremsleistung und/oder des vorgegebenen Bremsmoments angesteuert wird/werden.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Zustand B) eine Übersetzung (8) im Kraftfahrzeugantriebsstrang (1) zwischen den Antriebsrädern (7) und der elektrischen Traktionsmaschine (2) reduziert wird, um eine Drehzahl der elektrischen Traktionsmaschine (2) und deren Bremsmoment und/oder deren Bremsleistung zu erhöhen, wenn das vor der Reduzierung der Übersetzung (8) mit der elektrischen Traktionsmaschine (2) erzeugte Bremsmoment oder deren Bremsleistung nicht ausreicht, um die vorgegebene Bremsleistung und/oder das vorgegebene Bremsmoment zu erzeugen.
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