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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines (Fahrzeug-) Bremssystems, ein entsprechendes Bremssystem für ein Fahrzeug sowie ein Fahrzeug.
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Technologischer Hintergrund
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Moderne Fahrzeuge wie Personenkraftfahrzeuge, Lastkraftfahrzeuge, motorisierte Zweiräder oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Fortbewegungsmittel werden vermehrt mit elektrischem Antrieb ausgestattet. Der elektrische Antrieb kann dabei in der Regel auch als rekuperative Bremse betrieben werden, wobei der elektrische Antrieb und damit die rekuperative Bremse entweder an Vorder- und Hinterachse oder an einer der Achsen vorgesehen ist. Ferner kann das Fahrzeug mit einer Reibbremsanlage mit Reibungsbremsen ausgestattet sein, so dass eine angeforderte Fahrzeugverzögerung (Bremsvorgang) unter anderem entweder dadurch ausgeführt werden kann, dass durch den Betrieb des elektrischen Antriebs als Generator (rekuperative Bremse) die kinetische Energie des Fahrzeugs zumindest teilweise in elektrische Energie umgewandelt wird und die elektrische Energie vorzugsweise in einem Energiespeicher (z. B. einer Batterie oder einem Kondensator) gespeichert und/oder in thermische Energie umgewandelt wird oder es wird durch die Betätigung der Reibbremsanlage (Reibungsbremse, beispielsweise Scheiben- oder Trommelbremsen) die kinetische Energie aufgrund von Reibung zwischen entsprechenden Reibpartnern in thermische Energie umgewandelt.
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Das rekuperative Bremsen hat dabei den Vorteil, dass sowohl der Kraftstoffverbrauch des Fahrzeugs gesenkt als auch der Verschleiß der Reibbremsanlage reduziert werden kann. Die Wirksamkeit der Reibbremsanlage verschlechtert sich jedoch z. B. aufgrund von Korrosion von Bremsbelägen und/oder der Bremsscheiben der Reibbremsanlage. Zudem können akustische Auffälligkeiten (wie z. B. Quietschen der Bremse) als unerwünschte Nebeneffekte entstehen. Eine verschlechterte Wirksamkeit der Reibbremsanlage ist z. B. dadurch spürbar, wenn die Bremsanlage während eines Bremsvorgangs die Verzögerung von einem rekuperativen Bremsen zur Verwendung der Reibungsbremse überführen (blenden) muss (z. B. wenn die Verzögerungswirkung des elektrischen Antriebs bei geringen Geschwindigkeiten nicht mehr ausreichend ist).
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Aus diesem Grund ist es bekannt, nach einem fest vorgegebenen, regelmäßigen Aktivierungsmuster eine Aktivierung der Reibungsbremse zur Verzögerung des Fahrzeugs vorzusehen. Dadurch wird sichergestellt, dass bereits vor einer spürbaren Verschlechterung (z. B. bei einer Reibungs- bzw. Scheibenbremse durch Korrosion) durch die Betätigung selbst der gewünschte Zustand durch eine Selbstreinigung der Reibungsbremse wiederhergestellt wird und Performanceeinbußen somit verhindert werden. Aktuelle Bremsen- bzw. Bremsscheibenreinigungsverfahren führen jedoch zu erhöhten CO2-Ausstössen, da die Rekuperation dadurch beeinträchtigt wird. Mit steigenden Anforderungen an die Energieeffizienz in modernen Fahrzeugen und aufgrund der Tatsache, dass deren Bremssysteme möglichst ohne Wirkungseinschränkung stetig einwandfrei funktionieren sollten, besteht ein besonderer Bedarf an Bremsanalagen bzw. Bremssystemen, deren Energieeffizienz bzw. Energiebilanz bei erhöhter oder zumindest gleichbleibender Wirksamkeit verbessert wird.
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Druckschriftlicher Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2020 204 345 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Bremssystems bekannt, wobei das Bremssystem wenigstens eine Reibungsbremse und wenigstens eine rekuperative Bremse aufweist und ein definiertes Umschaltmuster zum Umschalten zwischen einer Selbstreinigungs-Betriebsart zur Reinigung der Reibungsbremse, bei der ausschließlich die Reibungsbremse betätigt wird, und einer Normalbetriebsart des Bremssystems, bei der die Reibungsbremse und die rekuperative Bremse betätigt wird, vorgegeben ist. Als Umschaltkriterium wird dabei der Zustand der Bremse ermittelt - dieser kann auch achsweise ermittelt werden. Durch das Umschalten kann somit zwischen den verschiedenen Modi gewechselt werden, wobei während des Normalbetriebs eine Rekuperation auf allen Achsen erfolgt, bei der ein möglichst hoher Anteil der Bremsenergie rekuperiert werden soll, und während des Reinigungsbetriebes die Bremsen ohne Rekuperation gereinigt werden.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Bremssystems zur Verfügung zu stellen, mit dem die Bremsen in energieeffizienter Weise gereinigt werden können und die Nachteile aus dem Stand der Technik in einfacher und kostengünstiger Weise überwunden werden.
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Lösung der Aufgabe
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Die vorstehende Aufgabe wird durch die gesamte Lehre des Anspruchs 1 sowie der nebengeordneten Ansprüche gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.
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Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems bzw. Fahrzeug-Bremssystems umfasst das Fahrzeug mindestens zwei Achsen, insbesondere eine Vorderachse und eine Hinterachse. Durch das Verfahren kann ein achsindividuelles Bremsenreinigen bzw. eine achsindividuelle Bremsscheibenreinigung erzielt werden. Das Bremssystem weist hierzu zumindest eine Reibungsbremse an jeder der Achsen und zumindest eine rekuperative Bremse an zumindest einer der Achsen auf, insbesondere für die Vorderachse und die Hinterachse. Vorzugsweise weisen beide Achsen jeweils zumindest eine Reibungsbremse und eine rekuperative Bremse auf. Zudem können die Reibungsbremse(n) und rekuperativen Bremse(n) der ersten Achse bzw. Vorderachse und die Reibungsbremse(n) und rekuperativen Bremse(n) der zweiten Achse bzw. Hinterachse unabhängig voneinander angesteuert werden. Ferner kann zwischen einer ersten Betriebsart des Bremssystems bzw. der jeweiligen Bremsanlage, bei dem eine rekuperative Bremsung durchgeführt wird, und einer zweiten Betriebsart zur Reinigung der Reibungsbremse umgeschaltet werden. Hierzu wird für die jeweilige Achse der Zustand der Reibungsbremse ermittelt und anhand des Zustandes der Reibungsbremse der jeweiligen Achse bestimmt, ob eine Reinigung der Reibungsbremse auf der jeweiligen Achse bzw. den Achsen erforderlich ist. Ein Umschalten von der ersten Betriebsart des Bremssystems zur zweiten Betriebsart erfolgt dabei achsweise, d. h. beispielsweise wird entweder die Vorderachse oder die Hinterachse in die zweite Betriebsart bzw. Reinigungsbetrieb ohne Rekuperation/Regeneratives Moment geschaltet, wenn für die jeweilige Achse eine Reinigung erforderlich ist, wobei die Bremse einer Achse für einen festlegbaren Zeitraum (t_reinigen) in der zweiten Betriebsart zur Reinigung dieser Achse betrieben wird, während die andere Achse weiterhin in der ersten Betriebsart betrieben wird.
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Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass durch die achsweise Reinigung und die damit verbundene gleichzeitige regenerative Bremsung auf der anderen Achse der Reinigungseffekt auf der zu reinigenden Achse nicht verringert ist und auch keine Beeinträchtigung im Hinblick auf die Bremsstabilität erfolgt. Ferner kann der CO2-Ausstoß während der Bremsenreinigung verringert werden, sofern eine der Achsen bzw. die andere Achse weiterhin befähigt ist zu rekuperieren. Darüber hinaus kann das Reibungsmoment auf der zu reinigenden Achse schneller beaufschlagt und signifikant erhöht werden, wodurch der Reinigungseffekt weiter verbessert wird. Darüber hinaus hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch die achsweise Reinigung die Reinigung sogar effektiver erfolgen kann, da diese nur bei Bedarf auf die zu reinigende Achse angewendet wird. Diesen Effekt liegt die Gegebenheit zugrunde, dass die Bremsen bzw. Bremsbeläge und/oder Bremsscheiben der Hinterachse anfälliger sind für Verschmutzung und Korrosion und somit häufiger gereinigt werden müssen als die Bremsen der Vorderachse. Infolgedessen kann durch das erfindungsgemäße Verfahren eine bedarfsgerechte Reinigung für die jeweilige Achse erfolgen. Ferner werden durch das vorgestellte Verfahren auch Partikelemissionen vermieden, was gerade bei Elektrofahrzeugen in besonderem Maße relevant ist, da die Bremsen neben dem Reifenabrieb die meisten Partikelemissionen in Elektrofahrzeugen verursachen. Wird hierbei nur eine Achse mit einem hydraulischen Druck beaufschlagt und die zweite Achse rekuperiert, werden Partikelemissionen verringert oder vermieden, so dass dadurch der Schadstoffausstoß bzw. Feinstaubausstoß vermindert werden kann.
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In vorteilhafter Weise kann für die Bremse der im Moment nicht zu reinigenden Achse, die erste Betriebsart, insbesondere zeitweise, angepasst werden, wenn die Bremse der anderen Achse in der zweiten Betriebsart betrieben wird bzw. gereinigt wird, derart, dass die Bremse bzw. Bremsanlage (der gerade nicht zu reinigenden Achse) vorwiegend oder ausschließlich mittels des Elektromotors im Generatorbetrieb bzw. der rekuperativen Bremse betrieben wird, so dass eine maximale Rekuperation auf dieser Achse angestrebt wird. Dadurch wird die Energierückgewinnung und somit die Energieeffizienz in besonderem Maße gesteigert.
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Zweckmäßigerweise kann sofern an mehreren Achsen eine Reinigung erforderlich ist, eine Reihenfolge festgelegt werden, nach der die Bremsanlagen bzw. Reibungsbremsen der Achsen gereinigt werden.
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Vorzugsweise wird die Reihenfolge, mit der die Bremsen der jeweiligen Achsen dann gereinigt werden, entweder anhand der Position der Achsen (z. B. immer zuerst die Vorderachse und dann die Hinterachse oder umgekehrt) oder des Zustandes der jeweiligen Reibungsbremsen (z. B. indem immer zuerst die Bremsen gereinigt werden, für die der größere Reinigungsbedarf ermittelt wurde oder umgekehrt) festgelegt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung erfolgt das Umschalten zwischen erster Betriebsart und zweiter Betriebsart überblendend, d. h. dass dadurch ein Überblenden („Biending“) von generatorischer Bremse (Rekuperation) und Radbremse ermöglicht wird.
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Ferner kann die Dauer des Zeitraums zur Reinigung, in der die Bremsanlage der jeweiligen Achse in der zweiten Betriebsart betrieben wird, entsprechend dem Zustand der jeweiligen Reibungsbremse gewählt werden. Beispielsweise kann bei einem erhöhten Grad an Verschmutzung bzw. Korrosion ein erhöhter Grad an Reinigungsaufwand bzw. Reinigungsbedarf festgestellt werden, wobei die Dauer des Zeitraums zur Reinigung bzw. für die die Bremse in der zweiten Betriebsart betrieben wird, in vorteilhafter Weise mit dem Grad des benötigten Reinigungsaufwandes ansteigt. Dadurch wird ein besonders guter Reinigungseffekt erzielt.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Bremsanlage einer Achse zur Reinigung der Reibungsbremse dieser Achse auch mehrfach nacheinander für einen festlegbaren Zeitraum in der zweiten Betriebsart wiederholt betrieben werden (d. h. mehrere Reinigungsvorgänge nacheinander mit dazwischen liegenden frei festlegbaren Pausen), wobei die Anzahl der Wiederholungen entsprechend des Zustandes der Reibungsbremse und des damit einhergehenden Grades an Reinigungsaufwand gewählt wird.
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Vorzugsweise kann dabei die Anzahl der Wiederholungen mit dem Grad des benötigten Reinigungsaufwandes ansteigen oder es wird vor/nach jeder Wiederholung bzw. jeden Reinigungsvorgang der Zustand der Reibungsbremsen der entsprechenden ermittelt und dabei bestimmt, ob eine weitere Wiederholung erforderlich ist. Beispielsweise erfolgt, sofern über den Zustand der Reibungsbremse ermittelt wird, dass keine Reinigung mehr erforderlich ist, auch keine weitere Reinigung - In anderen Worten kann der Reinigungsvorgang so lange wiederholt werden, bis über den Zustand der Reibungsbremse ermittelt wird, dass keine Reinigung mehr erforderlich ist. Dadurch kann der Reinigungseffekt und auch die Energieeffizienz noch zusätzlich gesteigert werden.
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Zweckmäßigerweise kann noch eine weitere zusätzliche, insbesondere hydraulische, Bremsanlage an zumindest einer der Achsen als Rückfallebene (Redundanz) vorgesehen sein. Die Sicherheit des Bremssystems kann dadurch noch zusätzlich verbessert werden.
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Nebengeordnet beansprucht die vorliegende Erfindung zudem ein Bremssystem bzw. ein Fahrzeugbremssystem, umfassend zumindest eine Reibungsbremse an jeder der Achsen und zumindest eine rekuperative Bremse für zumindest eine der Achsen des Fahrzeuges. Vorzugsweise weist jedoch die Vorderachse zumindest eine Reibungsbremse und eine rekuperative Bremse und auch die Hinterachse zumindest eine Reibungsbremse und eine rekuperative Bremse auf, d. h. es werden entweder beide Achsen elektrisch angetrieben oder nur eine der Achsen (dementsprechend kann entweder die Vorder- und Hinterachse jeweils mit einer rekuperativen Bremse und einer Reibungsbremse oder die Vorderachse nur mit Reibungsbremse und die Hinterachse mit rekuperativer Bremse und Reibungsbremse oder die Hinterachse nur mit Reibungsbremse und die Vorderachse mit rekuperativer Bremse und Reibungsbremse ausgestattet sein). Ferner wird das Bremssystem nach einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben, wobei die Bremsen der Achsen achsweise und unabhängig voneinander angesteuert werden können und das Bremssystem zwischen einer ersten Betriebsart, bei der eine rekuperative Bremsung durchgeführt wird, und einer zweiten Betriebsart zur Reinigung der Reibungsbremse (insbesondere durch deren Betätigung) umgeschaltet werden kann. Der Zustand der Reibungsbremsen wird hierzu achsweise ermittelt, wobei anhand des Zustandes der Reibungsbremse der jeweiligen Achse bestimmt wird, ob eine Reinigung der Reibungsbremse auf einer der Achsen erforderlich ist. Ferner erfolgt ein Umschalten von der ersten Betriebsart des Bremssystems zur zweiten Betriebsart achsweise, wenn für die jeweilige Achse eine Reinigung erforderlich ist, wobei die Bremse einer Achse für einen festlegbaren Zeitraum in der zweiten Betriebsart zur Reinigung dieser Achse betrieben wird, während die andere Achse weiterhin in der ersten Betriebsart betrieben wird.
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Ferner beansprucht die vorliegende Erfindung ein Fahrzeug mit einem erfindungsgemäßen Bremssystem bzw. einem Bremssystem, welches mit einem erfindungsgemäßen Verfahren betrieben wird. Zweckmäßigerweise kann das Fahrzeug als MHEV (Mild-Hybrid)-, PHEV (Plug-in-Hybrid)- oder BEV (Battery Electric Vehicle)-Fahrzeug ausgestaltet sein.
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Beschreibung der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von zweckmäßigen Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine vereinfachte schematische Darstellung eines Verfahrensablaufs zum Reinigen einer Bremsanlage gemäß dem Stand der Technik;
- 2 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Ausgestaltung eines Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Reibbremsen der Hinterachse gereinigt werden;
- 3 eine vereinfachte schematische Darstellung einer Ausgestaltung eines Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei die Reibbremsen der Vorderachse gereinigt werden, sowie
- 4 eine vereinfachte Darstellung einer Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Fahrzeuges.
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In 1 ist der Verfahrensablauf zum Reinigen einer Bremsanlage gemäß dem Stand der Technik dargestellt. Ein Standard-Bremsvorgang bzw. Standard Reibungsbremsen-Bremsvorgang (StandardRBF) gestaltet sich dabei derart, dass die Gesamt-Bremsmomentanforderungen über alle Bremsen des Fahrzeuges erfolgt, d. h. über die Reibungsbremse der Vorderachse und Hinterachse. Das Reibmoment errechnet sich somit aus den Reibmomenten aller Reibungsbremsen. Ferner gibt es ein regeneratives Moment, durch das Energie zurückgewonnen werden kann (Rekuperation), welches durch eine rekuperative Bremse erzeugt wird. Durch die Rekuperation kann der Bremsvorgang sehr viel energiesparender bzw. energieeffizienter ausgestaltet werden, da die Energiebilanz durch die zurückgewonnene Energie verbessert wird. Für die Reinigung der (Rei-) Bremsen bzw. der Bremsscheiben und/oder Bremsbeläge ist es jedoch erforderlich, möglichst viel Bremsdruck bzw. Reibmoment auf die Bremsanlage bzw. die Bremsscheiben und/oder Bremsbeläge zu bringen, d. h. eine nicht energieeffiziente Art des Bremsens anzuwenden. Sofern ermittelt wird, dass eine Reinigung der Bremsanlage bzw. der Bremsscheiben und/oder der Bremsbeläge erforderlich ist, erfolgt eine Bremsung ohne Rekuperation bzw. Regeneration. Diese Bremsung erfolgt für die Zeitdauer t_reinigen, in der alle Reibungsbremsen des Bremssystems unabhängig vom jeweiligen Zustand mit (vorzugsweise maximalem) Bremsmoment beaufschlagt werden, um ein möglichst großes Reibmoment zu erzielen, durch das eine Reinigungswirkung erzielt wird, indem Korrosionserscheinungen, Flugrost, Verschmutzungen oder dergleichen durch Aneinanderdrücken bzw. Aneinanderpressen von Bremsscheibe und Bremsbelag entfernt werden. Durch diesen Vorgang kann eine Reinigung der Bremsscheiben erzielt werden, wobei jedoch keine Regeneration bzw. Rekuperation erfolgt, so dass die Energiebilanz bzw. die Energieeffizienz des Bremssystems durch ein derartiges Brems- bzw. Reinigungsmanöver in nachteiliger Weise verschlechtert wird.
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Demgegenüber verfolgt das erfindungsgemäße Verfahren einen anderen Ansatz, bei dem eine achsweise Reinigung der Bremsen erfolgt, so dass die Bremsen der Achsen bedarfsgerecht und unabhängig voneinander gereinigt werden können. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betrieb eines Fahrzeug-Bremssystems umfasst das Fahrzeug eine Vorderachse und eine Hinterachse. Das Bremssystem weist wenigstens eine Reibungsbremse und wenigstens eine rekuperative Bremse für die Vorderachse und die Hinterachse auf, wobei die Bremsen für Vorderachse und Hinterachse unabhängig voneinander angesteuert werden können, und eine Art Umschaltmuster zum Umschalten zwischen einer ersten Betriebsart des Bremssystems, bei dem eine rekuperative Bremsung durchgeführt wird, und einer zweiten Betriebsart zur Reinigung der Reibungsbremse vorgesehen ist, wobei für die jeweilige Achse der Zustand der Reibungsbremse ermittelt wird und anhand des Zustandes der Reibungsbremse der jeweiligen Achse ermittelt wird, ob eine Reinigung der Reibungsbremse auf einer der Achsen erforderlich ist. Hierbei erfolgt dann ein Umschalten von der ersten Betriebsart des Bremssystems zur zweiten Betriebsart achsweise, wenn für die jeweilige Achse eine Reinigung der Bremse erforderlich ist, wobei die Bremse einer Achse für einen festlegbaren Zeitraum t_reinigen in der zweiten Betriebsart zur Reinigung dieser Achse betrieben wird, während die andere Achse weiterhin in der ersten Betriebsart betrieben wird.
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In 2 ist eine Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Verfahrensablaufs zum Reinigen der Vorderachse des Fahrzeuges gezeigt, wobei das Fahrzeug in diesem Ausgestaltungsbeispiel an Hinterachse und Vorderachse jeweils eine Reibungsbremse und eine rekuperative Bremse aufweist. Bei einem Standard-Bremsvorgang setzt sich das Reibmoment gemäß der Normalverteilung zusammen aus dem Reibmoment der Vorderachse und dem Reibmoment der Hinterachse. In gleicher Weise setzt sich das regenerative Moment zusammen aus dem regenerativen Moment der Vorderachse und dem regenerativen Moment der Hinterachse. Sofern ermittelt wird, dass eine Reinigung der Frontachse erforderlich ist, kann diese Reinigung beim nächsten Bremsvorgang bzw. Bremsevent erfolgen. Für einen Zeitraum t_reinigen wird nur die Bremsanlage der Vorderachse beaufschlagt, d. h. nur die Bremsen der Vorderachse werden im zweiten Betriebsmodus bzw. der zweiten Betriebsart zur Reinigung der Reibung Bremse betrieben. In praktischerweise kann die Bremsanlage der Hinterachse zur gleichen Zeit im ersten Betriebsmodus bzw. der ersten Betriebsart weiter betrieben werden, wobei ein regeneratives Moment der Hinterachse genutzt werden kann, um Energie zurückzugewinnen. In gleicher Weise kann auch die Hinterachse gereinigt werden, wenn ermittelt wird, dass die Bremsen der Hinterachse eine Reinigung benötigen. Hierzu wird, wie in 3 gezeigt, nur die Hinterachse für einen Reinigungszeitraum t_reinigen mit Reibmoment beaufschlagt, d. h. im zweiten Betriebsmodus bzw. der zweiten Betriebsart betrieben, während die Vorderachse weiterhin im ersten Betriebsmodus bzw. der ersten Betriebsart betrieben wird, wobei hier Energie über das regenerative Moment der Vorderachse zurückgewonnen werden kann.
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Die Gesamtenergiebilanz des erfindungsgemäßen Reinigungsvorgangs ist im Vergleich zum herkömmlichen Reinigungsvorgang (gemäß 1) in besonderem Maße verbessert, da immer nur eine Achse für die Reinigung der Bremsen betrieben wird und die andere Achse gleichzeitig Energie über die Rekuperation zurückgewinnen kann. Ferner kann der individuelle Zustand bzw. der achsindividuelle Zustand der Bremsen berücksichtigt werden, wobei zum Beispiel nur die Bremse einer Achse gereinigt werden, sofern die Bremsen der anderen Achse keine Reinigung benötigen.
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Durch die Verwendung eines sogenannten Zweikanalblendings („Two-Channel-Blending“), bei dem eine achsindividuelle Druckansteuerung in der Bremsanalage erfolgt, wird der Algorithmus derart verändert, dass nur einzelne Achsen bzw. nur die erste Achse mit Druck beaufschlagt werden/wird. Die zweite Achse kann weiterhin über Rekuperation betrieben werden.
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Damit besteht zum einen die Möglichkeit, die Bremsscheiben der Hinter- oder Vorderachse nur dann zu reinigen, wenn dies erforderlich ist bzw. ein möglicher Belag auf dieser Achse ermittelt oder errechnet wurde. Zum anderen kann bei geringen Verzögerungen bereits ein Reinigungseffekt erzielt werden, wenn nur eine Achse mit Druck beaufschlagt wird. Das gilt vor allem für Fahrzeuge mit einer einzelnen elektrischen Achse, d. h. nur eine der Achsen wird elektrisch angetrieben und weist somit eine rekuperative Bremse auf. In diesem Fall wird die Reinigung nur an der elektrisch angetriebenen Achse durchgeführt, was dazu führt, dass bereits bei leichten Bremsungen eine Reinigung möglich ist. Das wiederum führt dazu, dass nicht mehrere Versuche zur Reinigung benötigt werden, was zu einer längeren Unterbrechung bzw. Unterdrückung der Rekuperation führt - in der Regel kann bei einer ersten Bremsung ein Druckschwellwert erreicht werden, der zu einer ausreichenden Reibung führt. In diesem Fall könnte die zweite Achse (auf der nicht rekuperiert werden kann) gar nicht angesteuert werden. Infolgedessen kann das Verfahren auch bei Ausgestaltungen von Fahrzeugen mit nur einer elektrisch angetriebenen Achse in vorteilhafter Weise angewendet werden. Je nach Antriebskonzept (d. h. die Position des Elektromotors bzw. der Elektromotoren) kann dabei die ursprüngliche, optimale Bremskraftverteilung gewährleistet werden. In vorteilhafter Weise kann diese Ansteuerung beispielsweise durch eine Softwareänderung aktiviert werden, wobei der Algorithmus dann entsprechend an die jeweilige Antriebskonfiguration (d. h. die Anzahl und die Position der E-Maschine(n) bzw. Elektromotoren) angepasst wird. Grundsätzlich kann das vorgestellte Verfahren in sämtlichen MHEV (Mild-Hybrid)-, PHEV (Plug-in-Hybrid)- und BEV (Battery Electric Vehicle)-Fahrzeugen angewendet werden.
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Ferner sieht das erfindungsgemäße Verfahren vor, dass durch die gezielte Überwachung des Zustands der Bremsanlage bzw. der Reibungsbremse, z. B. anhand von entsprechenden Zustandsinformationen, festgestellt wird, ob eine vorgesehene Aktivierung einer Selbstreinigungs-Betriebsart bzw. der zweiten Betriebsart für die jeweilige Reibungsbremse notwendig ist. Je nach ermitteltem Zustand der Bremse wird dann entweder die Aktivierung der zweiten Betriebsart durchgeführt oder die Aktivierung der zweiten Betriebsart unterdrückt. Das Ermitteln der den Zustand der Reibungsbremse beschreibenden Informationen kann dabei fortlaufend, insbesondere in festgelegten Intervallen, erfolgen und/oder z. B. durch bestimmte Ereignisse im Fahrzeug ausgelöst werden (z. B. eine plötzlich auftretende Veränderung einer Zustandsinformation) - d. h. der Zustand der Reibungsbremse kann sowohl fortlaufend als auch situationsabhängig aus den Informationen ermittelt werden. Der Zustand der Reibungsbremse kann somit anhand entsprechender Zustandsinformationen ermittelt werden, die insbesondere durch ein Steuergerät des Bremssystems oder einer zentralen Steuereinrichtung und/oder geeigneter Sensorik erfasst, bestimmt oder errechnet werden. Durch den, insbesondere kontinuierlich, ermittelten Zustand der Reibungsbremse kann beispielsweise der Korrosionszustand der Bremsbeläge und/oder der Bremsscheibe der Reibungsbremse oder deren Verschmutzungsgrad ausgewertet wird. Dazu werden vorzugsweise relevante, den Zustand der Reibungsbremse direkt oder indirekt beschreibende Informationen ausgewertet, die einen Einfluss auf die Verschlechterung der Wirksamkeit der Reibungsbremse bezüglich deren Verzögerungswirkung haben. Der Zustand der Reibungsbremse kann dabei anhand von unterschiedlichen Größen und Werten bzw. Parametern quantifiziert/qualifiziert werden. Hierzu kann z. B. auch vorgesehen sein, dass der Zustand der Reibungsbremse ein Maß bzw. einen Grad für die Beeinträchtigung einer Verzögerungswirkung der Reibungsbremse bei einer Verzögerung des Fahrzeugs angibt (d. h. den Grad einer Beeinträchtigung und damit den Grad der benötigten Reinigung). Ferner können als Zustandsinformationen unter anderem Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Fahrzeugverzögerung und/oder eine Steigung der Fahrbahn im Bereich des Fahrzeugs und/oder eine Zeitspanne seit der letzten Aktivierung der Selbstreinigung und/oder die erfasste Bremsintensität und/oder die erfasste Bremswirkung (z. B. wenn sich der Bremsweg verlängert) und/oder der Grad der Energierückgewinnung und/oder Wetterinformationen und/oder Reibungswerte und/oder andere aus dem Stand der Technik bekannte Parameter als Information herangezogen werden, die z. B. über geeignete Sensoren erfasst werden oder anhand von Messdaten bestimmt werden, um den Zustand der Reibungsbremse zu ermitteln.
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In 4 ist ein erfindungsgemäßes Fahrzeug 1 gezeigt, welches ein erfindungsgemäßes Bremssystem sowie einen Elektromotor und eine Lenkung (der Übersichtlichkeit halber in 4 nicht dargestellt) umfasst. Das Bremssystem umfasst dabei eine Bremsanlage 2 (wenigstens eine Reibungsbremse bzw. eine Reibungsbremse pro Rad und wenigstens eine rekuperative Bremse) für die Vorderachse und eine Bremsanlage 3 (wenigstens eine Reibungsbremse bzw. eine Reibungsbremse pro Rad und optional auch eine rekuperative Bremse) für die Hinterachse. Dementsprechend weist zumindest eine der Bremsanlagen 2, 3 oder vorzugsweise auch beide Bremsanlagen 2, 3 eine rekuperative Bremse auf. Diese können als eigenständige Einheiten vorliegen und/oder durch eine gemeinsame Steuereinrichtung 4 achsweise (d. h. Vorderachse und Hinterachse unabhängig voneinander) angesteuert werden. Das Bremssystem bzw. die Bremsanlage(n) kann dabei als sogenanntes „Brake-by-Wire“-System ausgestaltet sein, bei der das Bremspedal von der eigentlichen Druckerzeugung entkoppelt ist. Das Fahrzeug 1 bzw. Elektrofahrzeug/Hybridfahrzeug kann dabei in der Mehrzahl der Verzögerungssituationen Energie bzw. Strom durch Rekuperation gewinnen. In vorteilhafter Weise fühlt sich für den Fahrer des Fahrzeuges das Bremspedal dabei stets „gewohnt“ (z. B. ohne Bewegungsveränderungen bzw. Betätigungsveränderungen) an, obwohl die Radbremsen nicht betätigt werden. Beim automatisierten Fahren wiederum kann demgegenüber mit sehr hoher Dynamik, z. B. in weniger als 150 ms, Bremsdruck aufgebaut werden, sobald die Automation oder ein (optionales) Assistenzsystem, z. B. umfassend unter anderem auch mehrere Sensoren (z. B. Radar 5, Lidar 6, Kamera 7) zur Umgebungserfassung, den Bremsdruck anfordern - ohne dass der Fahrer durch eine Pedalreaktion verunsichert würde.
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In einem elektrifizierten Fahrzeug kann dadurch ein nahtloses Überblenden („Biending“) von generatorischer Bremse (Rekuperation) und Radbremse ermöglicht werden, um eine bis zu rund 30 Prozent höhere Rekuperationseffizienz im Vergleich zu herkömmlichen Bremssystemen zu erzielen, wodurch der CO2-Ausstoß pro Kilometer Fahrstrecke in besonderem Maße verringert werden kann. Mit der vollständigen Trennung von Pedal und Druckerzeugung ohne Rückfallebene entsteht zudem ein Herstellungsvorteil, da das Bremssystem nicht mehr zwingend vor dem Fahrer montiert werden muss, um die mechanische Rückfallebene zu ermöglichen. Stattdessen können mit einem elektronischen Pedal neue Fahrzeugkonzepte mit anderen Innenraumkonzepten und Dimensionen umgesetzt werden. Ferner kann das Bremssystem mit einer zusätzlichen hydraulischen Bremserweiterung als redundante Rückfallebene für hochautomatisiertes Fahren ausgelegt werden, d. h. das Bremssystem kann sowohl mit einem mechanischen Pedal (und hydraulischer Rückfallebene) als auch mit einem elektronischen Pedal (ohne hydraulische Rückfallebene) genutzt werden. Bei letzterer Ausführung tritt der Fahrer auf ein entkoppeltes elektronisches Bremspedal, wobei geeignete Sensoren den Bremswunsch des Fahrers erfassen und der Elektromotor des Systems dann entsprechend den hydraulischen Druck erzeugt. Durch die redundante Rückfallebene können auch im Fehlerfall Funktionen aufrechterhalten werden, so dass der Fahrer weiter unterstützt werden kann. Ferner kann auch die Parkbremse redundant angesteuert und auf eine mechanische Getriebesperre zur Stillstandsicherung verzichtet werden.
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BEZUGSZEICHENLISTE
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- 1
- Fahrzeug
- 2
- Bremsanalage
- 3
- Bremsanalage
- 4
- Steuereinrichtung
- 5
- Radarsensor
- 6
- Lidarsensor
- 7
- Kamera
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102020204345 A1 [0005]