DE4124496A1 - Bremsanlage fuer kraftfahrzeuge mit elektrischem antrieb - Google Patents
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Description
Es ist zu erwarten, daß der Marktanteil von Kraftfahrzeugen
mit elektrischem Antrieb in den kommenden Jahren erheblich
zunehmen wird. Diese Entwicklung wird vor allem durch die
Forderung nach geringerer Schadstoffbelastung der Umwelt
begünstigt. Es wurde auch schon die Überlegung bekannt, von
jedem Kraftfahrzeughersteller zu verlangen, daß er auch
Fahrzeuge ohne jeglichen Schadstoffausstoß anbietet. Eine
solche Vorschrift wäre aus heutiger Sicht nur mit
Elektroautos zu erfüllen.
Die Speicherung der elektrischen Energie, der
Energieverbrauch und damit verbunden die maximale Reichweite
je Ladung stehen bei der Entwicklung im Vordergrund der
Überlegungen. Ein besonders sparsamer Umgang mit der Energie
wird daher auch von der Bremsanlage verlangt.
Es liegt auf der Hand, eine Energierückgewinnung beim
Bremsen anzustreben, zumal sich grundsätzlich Elektromotoren
in den Generatorbetrieb umschalten lassen. Der Aufbau einer
in jeder Situation absolut zuverlässigen Bremsanlage auf
Basis solcher Überlegungen bereitet jedoch Schwierigkeiten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
besonders für Elektrofahrzeuge geeignete, in allen
Situationen zuverlässig funktionierende und kostengünstige
Bremsanlage zu entwickeln. Eine Erweiterungsfähigkeit zu
blockiergeschützten- und/oder antriebsschlupfgeregelten
Bremsensystemen wird ebenfalls gefordert.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe in sehr
fortschrittlicher Weise durch eine Bremsanlage gelöst werden
kann, die in Form eines mehrkreisigen Verbundsystems oder
Verbundbremsensystems ausgebildet ist, das aus hydraulischen
Reibungsbremsen und aus einem elektro-regenerativen
Bremsensystem besteht. Vorteilhafterweise wird dabei der
Antriebsmotor des Kraftfahrzeugs zur Abbremsung und zur
Energierückgewinnung genutzt. Durch den Verbund aus dem
regenerativen System und den Reibungsbremsen wird erreicht,
daß Energie rückgewonnen wird, soweit es die Situation
zuläßt, und daß gleichzeitig durch den Einfluß der
hydraulischen Reibungsbremsen für eine optimale Abbremsung,
auch bei einem Kreisausfall, gesorgt ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsart eines solchen
Bremsensystems für ein Fahrzeug mit einer angetriebenen und
einer nicht angetriebenen Achse besteht darin, daß drei
Bremskreise vorhanden sind, von denen ein Bremskreis einen
pedalbetätigten hydraulischen Bremsdruckgeber und
hydraulisch betätigte, auf die nicht angetriebenen Räder
wirkende Reibungsbremsen umfaßt, ein zweiter Bremskreis als
ein direkt oder indirekt mit dem Bremspedal gekoppeltes, auf
die angetriebenen Räder wirkendes elektro-regeneratives
Bremssystem ausgebildet ist und ein dritter Bremskreis
ebenfalls auf die angetriebenen Räder wirkende, mit dem
Bremspedal gekoppelte Reibungsbremsen umfaßt, sowie daß die
Betätigung der an den zweiten und der an den dritten
Bremskreis angeschlossenen Radbremsen und die
Bremskraftverteilung auf die Vorder- und Hinterachse mit
Hilfe eines elektronischen Reglers steuerbar sind.
Ferner ist es in manchen Anwendungsfällen vorteilhaft, wenn
die Bremsanlage zusätzlich zu dem elektro-regenerativen
Bremsensystem auf die angetriebenen Räder wirkenden
Reibungsbremsen mit einem elektro-hydraulischen oder
elektro-mechanischen Antrieb bzw. Betätigungsmechanismus
ausgerüstet ist. Andererseits kann auch ein hydraulisches
System vorgesehen sein, bei dem über elektrisch umschaltbare
Hydraulikventile eine Hilfsdruckquelle bzw. ein
Druckausgleichsbehälter anschaltbar sind. Die
Hilfsdruckquelle umfaßt dabei zweckmäßigerweise eine
elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe und einen
Druckspeicher. Die Bremsdruckregelung erfolgt allein durch
elektrische Ansteuerung der Hydraulikventile, über die sich
praktisch jeder gewünschte Bremsdruck in den Radbremsen
einstellen läßt. In dem elektronischen Regler werden die
erforderlichen Ansteuerpulse errechnet.
Eine weitere wichtige Ausführungsart der Erfindung besteht
darin, daß der elektronische Regler Informationen über die
Bremspedalstellung und/oder über den durch die
Pedalbetätigung hervorgerufenen Bremsdruck oder das
Bremsmoment, über die Gaspedalstellung, über die
Fahrzeuggeschwindigkeit und über den Ladezustand der
Fahrzeugbatterien oder zumindest einige dieser Informationen
erhält, wobei der Regler diese Informationen zur Steuerung
der Bremsanlage, insbesondere der hydraulischen
Reibungsbremsen, auswertet.
Nach einer anderen Auführungsart variiert der elektronische
Regler der erfindungsgemäßen Bremsanlage
die Bremskraftverteilung in Abhängigkeit von der Beladung
des Fahrzeugs und/oder der dynamischen Achslastverteilung
oder von der Fahrsituation, z. B. von einer
Notbremssituation.
Eine weitere wichtige Ausführungsart der Erfindung besteht
darin, daß die hydraulischen Bremskreise durch Einfügen von
Hydraulikventilen, die in Abhängigkeit von dem Drehverhalten
der einzelnen Räder steuerbar sind und/oder durch Modulation
des Bremsdruckes bzw. der Bremskraft in an sich bekannter
Weise zu einem Blockierschutz- und/oder
Antriebsschlupf-Regelungssystem erweitert sind. Für die
Dauer der Regelung wird zweckmäßigerweise das
elektro-regenerative Bremsensystem abgeschaltet.
Die erfindungsgemäße Bremsanlage besitzt nach einem anderen
Ausführungsbeispiel der Erfindung einen auf die
angetriebenen Räder wirkenden hydraulischen Bremskreis mit
einem Bremsdruckgeber, auf den über eine mechanische
Summierstufe die Pedalkraft und eine mit Hilfe eines
elektrischen Aktuators erzeugte Stellkraft einwirkt. Zur
Begrenzung der Pedalkraft kann im Falle einer
Blockierschutzregelung ein elektrisch betätigter
Pedalwegbegrenzer vorgesehen sein. Bremsanlagen mit
derartigen mechanischen Summierstufen und Aktuatoren sind
aus der DE 38 06 786 A1 bekannt. Auf solche Weise lassen
sich mit relativ geringem Aufwand geregelte Bremsanlagen
herstellen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der
Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung anhand der
beigefügten Abbildungen von Ausführungsbeispielen hervor.
Es zeigen
Fig. 1 in schematischer, vereinfachter Darstellungsweise
die wichtigsten Komponenten einer Bremsanlage nach
der Erfindung,
Fig. 2 in gleicher Darstellungsweise eine weitere
Ausführungsart der Erfindung,
Fig. 3 in gleicher Darstellungsweise eine Bremsanlage mit
Blockierschutzregelung,
Fig. 4 in gleicher Darstellungsweise ein weiteres
Ausführungsbeispiel einer Bremsanlage mit
Blockierschutzregelung,
Fig. 5 in Prinzipdarstellung die konstruktive Ausbildung
einer Summierstufe der Bremsanlage nach Fig. 4 und
Fig. 6 das Ablaufdiagramm eines Bremsvorganges mit Hilfe
der Bremsanlage nach Fig. 1.
Die Bremsanlage nach Fig. 1 ist für ein Fahrzeug mit
Vorderradantrieb vorgesehen. Die erfindungsgemäße
Bremsanlage hat in dieser Ausführungsart der Erfindung drei
voneinander unabhängige Bremskreise I, II und III. Der auf
die nicht angetriebenen Räder, nämlich die Hinterräder
(Hinterachse HA) wirkende Bremskreis enthält einen von einem
Bremspedal 1 betätigten Hauptzylinder 2, an den unmittelbar
die Radbremsen 3 und 4 der Hinterachse HA angeschlossen
sind. Es handelt sich also bei diesem Bremskreis I um eine
herkömmliche, hydraulisch betätigte Reibungsbremse.
Mit Hilfe des Bremspedals 1 werden jedoch auch die beiden
anderen Bremskreise II und III, die zusammen mit dem
Bremskreis I ein Verbundsystem bilden, betätigt. Hierzu ist
das Bremspedal 1 mit einem Pedalstellungsgeber 5
ausgerüstet, der von dem Pedalweg oder der Pedalstellung
abhängige elektrische Signale über eine Signalleitung 6
einem elektronischen Regler 7 zuführt. An diesen Regler 7
sind die beiden Bremskreise II, III angeschlossen, die beide
auf die Räder der Vorderachse VA wirken.
Der Bremskreis III enthält einen elektrisch steuerbaren
Aktuator 8 und einen Hauptzylinder 9, an den wiederum
ähnlich wie im Bremskreis I hydraulisch betätigbare
Radbremsen 10, 11, nämlich Scheibenbremsen oder
Trommelbremsen, angeschlossen sind. Der Aktuator 8 könnte
beispielsweise als Elektromotor mit einem Spindeltrieb
ausgebildet sein, damit in herkömmlicher Weise in
Abhängigkeit von den Ansteuersignalen eine direkt oder über
eine Druckmittelverbindung auf den Kolben im Hauptzylinder 9
übertragbare Kraft zur axialen Verschiebung des Kolbens
entsteht.
Der dritte Bremskreis, nämlich der Bremskreis II ist im
Gegensatz zu den Bremskreisen I, III als Bestandteil eines
elektro-regenerativen Bremssystems ausgebildet. Über diesen
Zweig bzw. diesen Bremskreis soll bei jedem Bremsvorgang
Energie zurückgewonnen werden. Dieser Bremskreis II wird im
wesentlichen durch den Kraftfahrzeugantriebsmotor 12 mit der
zugehörigen Ansteuerelektronik 13 gebildet, die wiederum von
dem elektronischen Regler 7 in Abhängigkeit von
verschiedenen Informationen und in Abstimmung mit den beiden
anderen Bremskreisen I, III aktiviert wird.
Der Regler 7 steuert den Beitrag der Bremskreise II und III
in Abhängigkeit von zahlreichen Informationen. Neben den die
Stellung des Bremspedals 1 wiedergebenden, über den Geber 5
und die Leitung 6 zugeführten elektrischen Signalen werden
dem elektronischen Regler 7 über einen Schaltkreis 14 die
Fahrzeuggeschwindigkeit vFZ, über einen Schaltkreis 15 das
Zuladevermögen der Batterie und über einen
Gaspedalstellungsgeber 16 die benötigten Informationen
zugeführt. Aus diesen Eingangsdaten, die je nach
Ausführungsart der Bremsanlage noch durch weitere Meßwerte
oder Daten ergänzt werden, errechnet der elektronische
Regler 7 die Steuerdaten für die Ansteuerelektronik 13 des
Fahrzeug-Antriebsmotors 12, der zur Rückgewinnung von
Energie als Generator geschaltet wird, und den Beitrag, den
die Reibungsbremsen 10, 11 zur Erzielung einer ausreichenden
Abbremsung aufbringen müssen.
Die dargestellte Schaltung der erfindungsgemäßen Bremsanlage
macht es möglich, die Bremswirkung des elektrischen
Antriebsmotors 12 zur Nachbildung der von herkömmlichen
Automobilen gewohnten Schleppmomentwirkung auszunutzen. Wenn
der Fahrer das Gaspedal 17 zurücknimmt, entsteht durch das
Schleppmoment eine gewisse Fahrzeugverzögerung. Zu diesem
Zweck ist das Gaspedal 17 mit dem Stellungsgeber 16
ausgerüstet, dessen Signale ebenfalls im elektronischen
Regler 7 ausgewertet werden. Aus Gaspedalstellung und
Rücknahmerate kann der Regler 7, in Verbindung mit den
Informationen über die Fahrzeuggeschwindigkeit vFZ und
über das Zuladevermögen der Batterie (Schaltkreis 15), die
notwendigen Steuerdaten für die Steuerung des Antriebsmotors
12 errechnen, um eine sanfte Schleppmomentwirkung zu
simulieren.
Der hydraulische, von dem Bremspedal 1 direkt angesteuerte
Bremskreis I wird zweckmäßigerweise so ausgelegt, daß der
gesamte Bremspedalweg, der üblicherweise zur Betätigung
einer hydraulischen Zweikreisbremsanlage mit
Tandemhauptzylinder vorgesehen ist, hier bei gleicher oder
geringfügig gesteigerter Pedalübersetzung nun allein dem
Hinterachsbremskreis I zur Verfügung gestellt wird. Der
Zweck dieser Maßnahme besteht darin, die geforderte
Hilfsbremsfunktion mit zulässig geringen Fußkräften zu
erreichen. Außerdem wird das gewohnte Pedalgefühl
beibehalten.
Der maximal mit Hilfe des Bremskreises II erreichbare
Bremskraftanteil hängt u. a. von der Fahrzeuggeschwindigkeit
vFZ ab. Der Bremskraftanteil des Elektromotors 12 nimmt
mit abnehmender Fahrzeuggeschwindigkeit überproportional zu.
Diese Bremse hat folglich die Tendenz, sich selbsttätig zu
verstärken. Da über den elektro-regenerativen Bremskreis II
nur ein begrenzter Teil des Bedarfs an
Vorderachs-Bremswirkung gedeckt werden kann, was
insbesondere bei höheren Fahrgeschwindigkeiten gilt, ist der
zweite Bremskreis II erforderlich. Ferner ist zu beachten,
daß der Bremsbeitrag des Bremskreises II auch von dem
Ladezustand der Batterie abhängig ist. Es geht das
Zuladevermögen der Batterie, das mit dem Schaltkreis 15
erfaßt wird, in die Regelung ein. Da sich mit dem
Bremsvorgang die Fahrzeuggeschwindigkeit verringert, wird
erfindungsgemäß die Bremskraftverteilung durch den Regler
permanent geändert und den Gegebenheiten angepaßt.
In Fig. 1 sind gestrichelt einige weitere Signalleitungen 18-21
dargestellt, über die dem elektronischen Regler 7
Informationen über das Bremsmoment an der Hinterachse
(Signalleitung 18), das Bremsmoment an der Vorderachse
(Signalleitung 20) und über den Druck im Hauptzylinder 2
(Signalleitung 19) sowie im Hauptzylinder 9 (Signalleitung
21) zugeleitet werden. Diese Informationen können zusätzlich
oder anstelle der mit Hilfe des Bremspedalstellungsgebers 5
gewonnenen Informationen zur Erzeugung der Ausgangssignale
des Reglers 7 ausgewertet werden. Die Signalleitungen 19 und
21 sind an entsprechende Drucksensoren 24, 25 angeschlossen,
während die Signalleitungen 18 und 20 die Ausgangssignale
von Bremsmoment-Sensoren 22, 23 zu dem Regler 7 leiten.
Die Bremsanlage nach Fig. 2 unterscheidet sich von der
Anlage nach Fig. 1 vor allem durch die Ausbildung des
zweiten, ebenfalls auf die angetriebenen Räder, hier die
Räder der Vorderachse VA, wirkenden Bremskreises III′.
Während im Beispiel nach Fig. 1 der Bremsdruck mit Hilfe
eines Aktuators 8 erzeugt wurde, wird im Ausführungsbeispiel
nach Fig. 2 eine Hilfsdruckquelle 26 verwendet, die im
wesentlichen aus einer elektromotorisch angetriebenen
Hydraulikpumpe 27 und einem Hydraulikspeicher 28 besteht.
Die Saugseite der Pumpe mündet in einen
Druckausgleichsbehälter 29, in den auch in der
Druckabbauphase Druckmittel zurückgeführt wird. Zur Regelung
des Druckes in den Radbremsen 10, 11 an den Rädern der
Vorderachse VA ist ein Druckmodulator 30 vorhanden, der hier
im wesentlichen aus zwei elektrisch umschaltbaren
Hydraulikventilen, nämlich 2/2-Wegeventilen 31 und 32,
besteht. Über diese Ventile kann entweder eine Verbindung
von der Hilfsdruckquelle 26 zu den
Radbremsen 10, 11 der Vorderräder oder von diesen Radbremsen
zu dem Druckausgleichsbehälter 29 hergestellt werden. Durch
Bemessung der Einschaltzeiten der Ventile kann der Druck auf
das gewünschte Druckniveau angehoben und wieder abgesenkt
werden. Angesteuert werden die Ventile 31, 32 des
Druckmodulators 30 von dem elektronischen Regler 7′, dem
hierzu, wie im Beispiel nach Fig. 1, die benötigten
Informationen mit Hilfe eines (nicht gezeigten)
Bremspedalstellungsgebers oder mit Hilfe der
Bremsdrucksensoren 24, 25 zugeführt werden. Außerdem erhält
der Regler 7′ Informationen über die Stellung des Gaspedals
17, über die Fahrzeuggeschwindigkeit vFZ und über das
Zuladevermögen der Batterie (Schaltkreis 15). Das
elektro-regenerative Bremssystem des Verbundsystems ist
wiederum in Form des Bremskreises II ausgebildet.
Fig. 3 bezieht sich auf eine Erweiterung der
erfindungsgemäßen Bremsanlage zu einem Verbund-Bremsensystem
mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung. Um
dies zu ermöglichen, werden dem elektronischen Regler 7′′
zusätzlich Informationen über das Drehverhalten der
einzelnen Fahrzeugräder zugeführt. Die entsprechenden
Radsensoren sind durch einen Schaltkreis 33 symbolisiert,
der radindividuelle Sensoren mit jeweils einer zu dem Regler
7′′ führenden Signalleitung umfaßt.
Außerdem ist in dem hydraulischen Bremskreis I′, der zu den
nicht angetriebenen Rädern, den Hinterrädern 10, 11 führt,
ein in der Ruhestellung offenes, elektrisch auf Sperren
umschaltbares Hydraulikventil 34 eingefügt. Während eines
Regelungsvorganges wird der Hauptzylinder 2 des Bremskreises
I′ durch dieses Ventil 34 abgetrennt und statt dessen über
ein weiteres Hydraulikventil 35, das in der Ruhestellung
gesperrt ist, ein weiterer Hauptzylinder 36 an die
Radbremsen der Räder 10, 11 angeschlossen. Der Druck in
diesem zusätzlichen Hauptzylinder 36 wird mit Hilfe eines
elektrisch steuerbaren Aktuators 37, der ebenfalls durch den
elektronischen Regler 7′′ gesteuert wird, erzeugt und
moduliert. Dem Ventil 34 liegt ein Rückschlagventil 34′, das
sich zum Hauptzylinder 2 hin öffnet, parallel. Dieses
Rückschlagventil 2′ stellt den Druckabbau beim Lösen der
Bremse sicher.
Der elektro-regenerative Bremskreis II′ wird im Falle einer
Blockierschutz- und/oder Antriebschlupfregelung mit Hilfe
eines Sperr-Schaltkreises 54 außer Funktion gesetzt. Das
Ausgangssignal dieses Sperr-Schaltkreises 54 steuert hierzu
den Antriebsmotor-Ansteuerkreis 13′′ an.
In dem dritten Bremskreis III′′, der ebenfalls auf die
angetriebenen Räder, nämlich die Radbremsen 10, 11 der
Vorderräder einwirkt, sind ebenfalls, wie im Beispiel nach
Fig. 1, ein elektrischer Aktuator 8′′ und ein Hauptzylinder
9′′ eingefügt. In dem Druckmittelweg von dem Hauptzylinder 9′′
zu den Reibungsbremsen 10, 11 an den Vorderrädern befinden
sich weitere elektrisch steuerbare Hydraulikventile 37, 38,
mit denen der Bremsdruck in den Radbremsen der Vorderräder
in bekannter Weise geregelt werden kann. Angesteuert werden
die Hydraulikventile 37, 38 in dem Ausführungsbeispiel nach
Fig. 3 über einen Multiplex-Schaltkreis 40, zu dem eine
Signal-Ausgangsleitung 39 des elektronischen Reglers 7′′
führt.
Mit einer solchen Ventilanordnung und Multiplex-Ansteuerung
oder mit anderen bekannten Ventilanordnungen läßt sich in
den angeschlossenen Radbremsen der Bremsdruck sehr genau auf
den für eine Blockierschutzregelung oder
Antriebsschlupfregelung günstigen Wert bzw. Druckverlauf
einstellen.
Die Ausführungsart der erfindungsgemäßen Bremsanlage nach
Fig. 4 unterscheidet sich von dem soeben beschriebenen
Ausführungsbeispiel durch eine sogen. mechanische
Summierstufe als Bestandteil des Bremskreises I′′. Diese
Summierstufe 41 dient zusammen mit einem elektrischen
Aktuator 42 und einem Pedalwegbegrenzer 43 zur
Blockierschutz- und Antriebsschlupfregelung. Die
Summierstufe 41 ist dem Hauptzylinder 2 vorgeschaltet, der
den gewünschten Bremsdruck in den angeschlossenen
Reibungsbremsen 3, 4 an den nicht angetriebenen Rädern der
Hinterachse HA hervorruft. Die beiden anderen Bremskreise
II′, III′′ der Bremsanlage nach Anspruch 4 stimmen mit den
entsprechenden Bremskreisen nach Fig. 3 überein.
Ein konstruktives Beispiel für die Summierstufe, den
Aktuator und den Pedalwegbegrenzer nach Fig. 4 zeigt Fig. 5.
Mit dem Bremspedal 1 wird hier über ein Zugseil 44 und eine
ortsfeste Umlenkrolle 45 eine Betätigungskraft auf eine
Druckstange 46 des Hauptzylinders 2 ausgeübt. Das Zugseil 44
reicht bis zu einer Wickelrolle 47, die durch einen
elektrisch angetriebenen und steuerbaren Wickelmotor 48
verdreht werden kann. Das Zugseil 44 durchläuft außerdem
eine elektrisch steuerbare bzw. anlegbare Seilklemme 49, die
die Funktion des Pedalwegbegrenzers 43 nach Fig. 4 ausübt.
Die Seilklemme 49 verhindert, sobald sie das Zugseil 45
eingeklemmt hat, eine weitere Erhöhung der durch das Pedal 1
auf den Hauptzylinder 2 ausübbaren Kraft. Ein U-förmiger
Anschlag für die Seilklemme 49 ist in Fig. 5 durch Schraffur
gekennzeichnet. Der Wickelmotor 47 übernimmt dann allein die
Bewegung der Druckstange 46 des Hauptzylinders und führt die
Druckmodulation durch.
Mit der Achse des Motors 48 ist ein Potentiometer 50
gekoppelt, das in
Verbindung mit einem Pedalweggeber 51, vergleichbar mit dem
Pedalweggeber 5 in Fig. 4, die benötigten Informationen zur
Regelung des Wickelvorganges und damit des Bremsdruckes
liefert.
Die Steuersignale werden mit Hilfe eines Schaltkreises 52
erzeugt, der die von dem Potentiometer 50 und dem
Pedalweggeber 51 gelieferten Signale auswertet, mit den
Signalen der symbolisch dargestellten Radsensoren 53
verknüpft und die Stellsignale für den Wickelmotor 48 und
die Seilklemme 49 erzeugt.
Zur Veranschaulichung der Vorgänge bei Betätigung der
erfindungsgemäßen Bremsanlage bzw. des Verbundsystems dient
das Ablaufdiagramm nach Fig. 6. Zunächst werden die Vorgänge
bei Betätigung des Bremspedals, symbolisiert durch das
Verzweigungssymbol 60, verfolgt. Das Bremspedal hat
natürlich Vorrang vor dem Gaspedal. Durch Betätigung des
Bremspedals 1 (in Fig. 1-5) wird unmittelbar hydraulisch
ein Bremsmoment an den Rädern der Hinterachse HA erzeugt und
gleichzeitig ein Maß für den Sollwert der Verzögerung (61)
gewonnen. Die hierzu verwendeten Sollwertgeber (61a) können
ein Pedalstellungsgeber 5, Bremsdruckgeber 24 im
Hinterachskreis oder Momentengeber 22 an der Hinterachse
sein. Diesem Sollwert Bh, der gleichzeitig ein Maß für den
Bremskraftanteil der Hinterachse darstellt, wird über ein
gespeichertes Kennfeld (62) ein von den jeweiligen
Bedingungen abhängiger Bremskraftanteil Bv für die
Vorderachse zugeordnet. Hierbei wird zweckmäßigerweise die
Auswahl des gültigen Kennfeldes durch eine Verknüpfung
äußerer Parameter, z. B. Beladung, Schwerpunktslage,
Fahrsituation usw. (63) gesteuert. Anstelle der hier
beschriebenen Arbeitsweisen mit Kennfeldern können natürlich
auch andere Algorithmen Verwendung finden.
Mit Hilfe von Kennwerten über die augenblickliche
Fahrgeschwindigkeit (kt) und das momentane
Aufnahmevermögen der Batterie bzw. Batterie-Zuladevermögen
kQ (symbolisiert durch das Kennfeld 64) wird in der Stufe
65 über ein gespeichertes Kennfeld der maximal nutzbare
Bremskraftanteil BEmax des Antriebsmotors 12 ermittelt und
abgefragt, ob der geforderte Wert an Vorderachs-Bremskraft
Bv den lieferbaren Wert BEmax übersteigt (66). Wird in
der Verzweigung 67 festgestellt, daß der geforderte Wert
Bv kleiner ist als der lieferbare Anteil BEmax oder
höchstens gleich groß ist, dann wirkt allein die Bremskraft
des Antriebsmotors 12 auf die Räder der Vorderachse VA. Aus
diesem Wert Bv im Bereich 0 . . . BEmax wird dann in dem
hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ein
Steuerparametersatz ke für den Antriebsmotor 12 gebildet
oder aus einer Tabelle herausgesucht, und es wird die
elektro-regenerative Bremsung der Räder an der Vorderachse
VA eingeleitet. Übersteigt der geforderte Bremskraftanteil
Bv den momentan lieferbaren Anteil BEmax, dann wird
zusätzlich in der Stufe 68 mit der Differenz Bvh=Bv-
BEmax in einem weiteren Kennfeld ein Steuerparameter kp
aufgesucht, der den elektrischen Aktuator (8 in Fig. 1) des
hydraulischen Vorderachskreises (III) als Sollwert dient, um
das restliche Bremsmoment an den Vorderrädern zuzusteuern.
Die beschriebenen Vorgänge werden zyklisch wiederholt und
laufen so schnell ab, daß der Bremskraftaufbau an der
Vorderachse den Bremskraftaufbau an der Hinterachse ohne
spürbare Verzögerung folgt.
Für den Zeitraum eines Antiblockier- oder
Antriebsschlupfregelungsvorganges, wie dies anhand der
Ausführungen nach Fig. 3, 4 und 5 beschrieben wurde, wird
das elektro-regenerative Bremsensystem II′ mit Hilfe des
Sperrschaltkreises 54, der auf die Motor-Ansteuerelektronik
13′ einwirkt, außer Funktion gesetzt.
Zur Nachbildung des Schleppmomentes wird die
Gaspedalbewegung, wie dies die Symbole 70, 71, 72, 73
wiedergeben, immer dann überwacht, wenn das Bremspedal 1
nicht betätigt ist. Wenn sich das Gaspedal 17 zurückbewegt,
wird aus der Rücknahmerate ein Parameter kS (72)
abgeleitet, dann aus einem Schleppmoment-Kennfeld ein
Steuerparametersatz ke (73) für den Antriebsmotor 12
aufgesucht und die elektro-regenerative Bremse (II, II′)
aktiviert (74). Der weitere Steuerablauf entspricht dem
zuvor beschriebenen. Es ist möglich, den Anteil der
Schleppmoment-Wirkung mit dem der Bremspedalwirkung so zu
verrechnen, daß sich beide Wirkungen ergänzen und ineinander
übergehen.
Claims (11)
1. Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb,
dadurch gekennzeichnet, daß diese in Form
eines mehrkreisigen, aus hydraulischen Reibungsbremsen
(3, 4, 10, 11) und aus einem elektro-regenerativen
Bremssystem (II, II′) bestehenden Verbundsystems
ausgebildet ist.
2. Bremsanlage nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das
elektro-regenerative Bremssystem (II, II′) den oder
mindestens einen der elektrischen Antriebsmotore (12)
des Kraftfahrzeuges zur Abbremsung und zur
Energierückgewinnung nutzt.
3. Bremsanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß diese für ein Fahrzeug
mit einer angetriebenen und einer nicht angetriebenen
Achse vorgesehen ist und drei Bremskreise
(I, I′, I′′, II, II′, II′′, III, III′, III′′) aufweist, von denen
ein Bremskreis (I, I′, I′′) einen pedalbetätigten
hydraulischen Bremsdruckgeber (2) und hydraulisch
betätigte, auf die nicht angetriebenen Räder wirkende
Reibungsbremsen (3, 4) umfaßt, ein zweiter Bremskreis
(II, II′) als ein direkt oder indirekt mit dem Bremspedal
(1) gekoppeltes, auf die angetriebenen Räder wirkendes
elektro-regeneratives Bremssystem ausgebildet ist und
ein dritter Bremskreis (III, III′, III′′) ebenfalls auf die
angetriebenen Räder wirkende, mit dem Bremspedal (1)
gekoppelte Reibungsbremsen (10, 11) umfaßt, sowie daß die
Betätigung der an den zweiten und der an den dritten
Bremskreis angeschlossenen Radbremsen und die
Bremskraftverteilung auf die Vorder- und Hinterachse
(VA, HA) mit Hilfe eines elektronischen Reglers (7, 7′, 7′′)
steuerbar sind.
4. Bremsanlage nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die zusätzlich zu dem
elektro-regenerativen Bremssystem (II, II′) auf die
angetriebenen Räder wirkenden Reibungsbremsen (10, 11)
mit einem elektro-hydraulischen (8, 9) oder
elektro-mechanischen Betätigungsmechanismus bzw. Antrieb
ausgerüstet sind.
5. Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die zusätzlich zu dem
elektro-regenerativen Bremssystem (II, II′) auf die
angetriebenen Räder wirkenden Reibungsbremsen (10, 11)
hydraulisch betätigbar sind und über elektrisch
umschaltbare Hydraulikventile (31, 32) an eine
Hilfsdruckquelle (26, 27, 28) und an einen
Druckausgleichsbehälter (29) anschaltbar sind.
6. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 3-5,
dadurch gekennzeichnet, daß der
elektronische Regler (7, 7′, 7′′) Informationen über die
Bremspedalstellung (5, 6) und/oder über den durch die
Pedalbetätigung hervorgerufenen Bremsdruck (19, 24) oder
das Bremsmoment (18, 22; 19, 25), über die Gaspedalstellung
(16), über die Fahrzeuggeschwindigkeit (vFZ, 14) und
über den Ladezustand (15) der Fahrzeugbatterien oder
zumindest einige dieser Informationen erhält und daß der
Regler (7, 7′, 7′′) diese Informationen zur Steuerung der
auf die nicht angetriebenen Räder wirkenden Bremsen
auswertet.
7. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet, daß der
elektronische Regler (7, 7′, 7′′) die Bremskraftverteilung
in Abhängigkeit von der Beladung des Fahrzeugs und/oder
der dynamischen Achslastverteilung und/oder von der
Fahrsituation, z. B. Notbremssituation, variiert.
8. Bremsanlage nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-7,
dadurch gekennzeichnet, daß die
hydraulischen Bremskreise (I′, III′′) durch Einfügung von
Hydraulikventilen (34, 35, 37, 38), die in Abhängigkeit von
dem Drehverhalten der einzelnen Räder steuerbar sind
und/oder durch Modulation der Bremskraft in an sich
bekannter Weise zu einem Blockierschutz- und/oder
Antriebsschlupf-Regelungssystem erweitert sind.
9. Bremsanlage nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß für die Dauer einer
Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung das
elektro-regenerative Bremsensystem (II′) abschaltbar
ist.
10. Bremsanlage nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß diese einen auf die
nicht angetriebenen Räder wirkenden hydraulischen
Bremskreis (I′′) mit einem Bremsdruckgeber (2) aufweist,
auf den über eine mechanische Summierstufe (41) die
Pedalkraft und eine mit Hilfe eines elektrischen
Aktuators (42) erzeugte Stellkraft einwirkt.
11. Bremsanlage nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Begrenzung der
Pedalkraft im Falle einer Blockierschutzregelung ein
elektrisch betätigter Pedalwegbegrenzer (43) bzw.
Aktuator vorgesehen ist.
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