DE60304553T2

DE60304553T2 - Bremssystem und Bremsverfahren für ein Motorfahrzeug

Info

Publication number: DE60304553T2
Application number: DE60304553T
Authority: DE
Inventors: Scott Dale Livonia Crombez
Original assignee: Ford Motor Co
Current assignee: Ford Motor Co
Priority date: 2002-06-20
Filing date: 2003-06-03
Publication date: 2006-10-05
Anticipated expiration: 2023-06-04
Also published as: JP4601920B2; EP1447293A1; US6719379B2; DE60304553D1; US20030234577A1; JP2004026146A; EP1447293B1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abbremsen eines Fahrzeuges und insbesondere auf ein Verfahren und eine Vorrichtung, welche es dem Fahrzeug ermöglicht, sowohl regenerativ als auch über Reibungsbremsen verzögert zu werden, so daß das Fahrzeug in einer gewünschten Weise gebremst werden kann, während gleichzeitig Energie zurückgewonnen werden kann.
Im typischen Fall wird ein Fahrzeug selektiv verzögert oder gestoppt (d.h. "gebremst") mittels Bremsen, welche selektiv derart in Reibungseingriff mit den Rädern des Fahrzeuges treten, daß sie das Fahrzeug verzögern oder stoppen. Während diese Einheiten das Fahrzeug effektiv abbremsen bzw. verzögern, gehen relativ große Mengen Energie in Form von Wärme verloren, wenn das Fahrzeug gebremst bzw. verzögert wird. Des weiteren ist es wünschenswert, die Gefahr zu vermeiden oder wesentlich zu senken, daß die Hinterradbremsen schon voll angelegt sind, bevor die Vorderradbremsen denselben Zustand erreicht haben (d.h., die Gefahr eines verfrühten Eingreifens der Hinterradbremsen zu senken).
Eine zweite Vorgehensweise beim Bremsen, die auch als "elektrische Bremskraftverteilung (Electric Brake Force Distribution)" oder "EBD" bezeichnet wird, bringt oft "Blockierschutzeinrichtungen" oder "ABS", ABS-Sensoren und -Werte zum Einsatz, um die Gefahr von "verfrühtem" Eingreifen der Hinterradbremsen durch elektronische und dynamische Steuerung der Bremskraft zu verringern, die jeweils von den Hinterrad- und den Vorderradbremsen geliefert wird. Andere, typischere Vorgehensweisen kommen ebenfalls zum Einsatz, um diese gewünschte Bremsverteilung zu erzielen, so z.B. der Einsatz einer passiven Proportionalventilsteuerung. Die Blockierschutzeinheit und diese anderen Einheiten können gemeinsam als "Bremskraftverteilungseinheiten" bezeichnet werden, da sie alle ein dynamisch erzeugtes Kraftverteilungsmuster zum Einsatz bringen, das in Form von Kraft, Drehmoment oder Leistung ausgedrückt werden kann, mit welcher/welchem ein Fahrzeug selektiv im Verteilungsbetrieb abgebremst werden kann.
Regeneratives Bremsen verzögert das Fahrzeug in gewünschter Weise und "reibungslos", während es gleichzeitig die Erzeugung einer elektrischen Ladung oder anderer Formen von Energie ermöglicht, die dann auch für spätere Verwendung gespeichert werden kann/können, so daß der Gesamtbetriebswirkungsgrad des Fahrzeuges erhöht wird, und gleichzeitig das Fahrzeug selektiv gebremst wird. Zwar erfreut sich regeneratives Bremsen einer zunehmenden Verbreitung, aber die Kombination aus regenerativem Bremsen und den zuvor dargelegten blockiergeschützten bzw. "Verteiler"-Bremsverfahren wird, obwohl dies in hohem Maße wünschenswert wäre, nicht zum Einsatz gebracht, weil die Bremskraftverteilungsprofile, die durch diese Bremsverteilungsanlagen geschaffen werden, nicht dahingehend modifiziert werden, daß sie auch die Bremswirkung der regenerativen Bremsanlagen berücksichtigen, so daß die Kombination in dieser Form nicht die gewünschte Bremswirkung liefern kann.
US 5 967 621 beschreibt ein Bremssystem, in welchem eine Regenerativbremskraft allmählich aufgebaut wird, wobei eine gegebenenfalls unzureichende Bremswirkung durch hydraulische Bremskraft ausgeglichen wird.
Die vorliegende Erfindung vermeidet diese Nachteile und liefert ein Bremssystem, welches sowohl regenerative als auch blockiergeschützte bzw. Verteilerbremsstrategien und -Einheiten in einer solchen Weise um Einsatz bringt, die eine regenerative Energierückgewinnung ermöglicht und die Möglichkeit bietet, ein Fahrzeug selektiv in einer gewünschten Art und Weise abzubremsen, und gleichzeitig die Vorteile bietet, die mit den verschiedenen Arten von in einem Fahrzeug zur Anwendung gebrachten Bremsstrategien verbunden sind.
Einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird eine Fahrzeugbremseinheit gestellt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Bremseinheit eine erste Regenerativbremseinheit aufweist, eine zweite Reibungsbremseinheit, und eine Steuerung, die von einem gespeicherten Programm gesteuert betrieben werden kann, welche eine Forderung nach einem bestimmten Maß an Bremswirkung empfängt, und welche mit der ersten Regenerativbremseinheit und mit der zweiten Reibungsbremseinheit gekoppelt ist, wobei die Steuerung die Forderung nach einem bestimmten Maß an Bremswirkung empfängt und in Reaktion auf die Forderung ein erstes Signal an die Regenerativbremseinheit abgibt, so daß ein gewisses Maß an Regenerativbremswirkung erzeugt wird, und ein zweites Signal an die Reibungsbremseinheit abgibt, so daß ein gewisses Maß an Reibungsbremsung erzeugt wird, das auf dem Maß an Regenerativbremswirkung basiert, worin die Regenerativbremsung an einem ersten Paar Räder angelegt wird, und die Reibungsbremsung an dem ersten Räderpaar und an einem zweiten Räderpaar derart angelegt wird, daß die gewünschte Bremsmomentverteilung zwischen dem ersten Räderpaar und dem zweiten Räderpaar erreicht wird.
Die Reibungsbremseinheit kann eine Verteilerbremseinheit sein.
Die Fahrzeugbremseinheit kann außerdem eine blockiergeschützte Bremsanlage beinhalten, die an der Steuerung angeschlossen ist.
Die Steuerung kann so betreibbar sein, daß sie die Aktivierung der blockiergeschützten Bremsanlage erst, nachdem die Reibungsbremseinheit aktiviert worden ist.
Das erste Räderpaar kann auf einer passiven Achse sitzen.
Die Fahrzeugbremsanlage kann einen gewissen Grad von Bremsmoment am ersten Räderpaar anlegen und dann ein gewisses Maß Bremsmoment an einem zweiten Räderpaar anlegen, das mit einer Antriebsachse verbunden ist.
Die Regenerativbremseinheit kann einen Motor und eine Energiespeichervorrichtung beinhalten.
Die Energiespeichervorrichtung kann eine Batterie sein.
Einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung zufolge wird ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeuges gestellt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß das Verfahren folgende Schritte beinhaltet: Fordern eines bestimmten Maßes an Bremswirkung, Erfüllen wenigstens eines Teils der geforderten bestimmten Bremswirkung durch regeneratives Bremsen des Fahrzeuges und Reibungsbremsen des Fahrzeuges gemäß einem bestimmten Verteilungsmuster, worin die regenerative Bremsung an einem ersten Räderpaar angelegt wird, und die Reibungsbremsung an dem ersten Räderpaar und an einem zweiten Räderpaar angelegt wird, und zwar derart, daß eine gewünschte Bremsmomentverteilung zwischen dem ersten Räderpaar und dem zweiten Räderpaar erzeugt wird, wenn nur ein Teil der geforderten Bremswirkung durch die regenerative Bremsung gestellt wird, so daß der Forderung insgesamt Rechnung getragen wird.
Der Schritt der Reibungsbremsung des Fahrzeuges kann den Schritt der Reibungsbremsung einer passiven Achse beinhalten.
Es wird ein Verfahren zum Betreiben eines Fahrzeuges der Art mit einem ersten Räderpaar gestellt, das zum Betrieb auf einer ersten Achse angebracht ist, und mit einem zweiten Räderpaar, das auf einer zweiten Achse angebracht ist, mit einem Motor, welcher mit der zweiten Achse und mit einer Energiespeichervorrichtung gekoppelt ist, wobei der Motor und die Energiespeichervorrichtung gemeinsam und selektiv so betreibbar sind, daß sie ein bestimmtes Maß an regenerativer Bremswirkung an das Fahrzeug liefern können, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren die Schritte der Erzeugung mehrerer Relationen beinhaltet, wobei jede der mehreren Relationen jeweils einen ersten Wert hat, welcher einer einmaligen Bremswirkung an der ersten Achse entspricht, und einen zweiten Wert, welcher einer einmaligen Bremswirkung an der zweiten Achse entspricht, und der Erzeugung eines Bremsforderungsignales, welches ein bestimmtes Maß an Fahrzeug-Soll-Verzögerung darstellt, des Einsatzes des Bremsforderungssignales zur Auswahl einer der mehreren Relationen, des Vergleichens des ersten Wertes der gewählten Relation der besagten mehreren Relationen mit dem bestimmten Maß an Regenerativbremswirkung, der Bewirkung der Anlage eines ersten Maßes an Bremswirkung an der ersten Achse und der Anlage eines zweiten Maßes an Bremswirkung an der zweiten Achse, wenn der erste Wert größer als der bestimmte Wert an Regenerativbremswirkung ist, und der Bewirkung der Anlage eines dritten Maßes an Bremswirkung an der ersten Achse und eines vierten Maßes an Bremswirkung an der zweiten Achse, wenn der erste Wert kleiner als der bestimmte Wert an Regenerativbremswirkung ist.
Die Energiespeichervorrichtung kann eine Batterie sein.
Das erste Maß an Bremswirkung kann ein Wert sein, der gleich der Differenz zwischen dem ersten Wert und dem bestimmten Maß an Regenerativbremswirkung ist. Das zweite Maß an Bremswirkung kann der zweite Wert sein. Das dritte Maß an Bremswirkung kann ein Nullwert sein. Das vierte Maß an Bremswirkung kann die Differenz zwischen dem bestimmten Maß an Fahrzeug-Soll-Verzögerung und dem bestimmten Maß an Regenerativbremswirkung sein.
Die ersten, zweiten und vierten Maße an Bremswirkung können durch den Einsatz von Reibungsbremsung mit Bremskraftverteilung erzielt werden.
Das Verfahren kann außerdem den Schritt eines Vergleiches des bestimmten Maßes an Fahrzeug-Soll-Verzögerung mit dem bestimmten Maß an Regenerativbremswirkung beinhalten, sowie den der Bewirkung der Erzielung der Gesamtheit des bestimmten Maßes an Fahrzeug-Soll-Verzögerung ausschließlich durch regeneratives Bremsen, wenn das besagte bestimmte Maß an Regenerativbremswirkung größer als das bestimmte Maß an Fahrzeug-Soll-Verzögerung ist.
Die Erfindung soll nun mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielartig näher erläutert werden. Es zeigen:
1: ein Blockdiagramm eines Fahrzeuges mit einer Bremseneinheit, welche gemäß den Lehren einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
2: ein Flußdiagramm, welches eine Abfolge von Verfahrensschritten enthält und in Zusammenwirkung die Vorgehensweise der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beinhaltet; und
3: einen Graphen einer typischen Bremskraftverteilungsrelation, die von der Bremseneinheit gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung zur Anwendung gebracht wird.
Es sei nun Bezug genommen auf 1, wo ein Fahrzeug 10 dargestellt ist, welches im Einklang mit den Lehren der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gebaut ist. Es sei dabei angemerkt, daß, auch wenn das Fahrzeug 10 ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb ist, die Vorrichtung und die Vorgehensweise der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ebenso auf Fahrzeuge mit Frontantrieb und auf allradgetriebene Fahrzeuge angewendet werden kann, sowie auf Elektro-Hybridfahrzeuge und auf Elektrofahrzeuge, und dies in einer Weise, die weiter unten noch näher erläutert werden soll. Außerdem ist anzumerken, daß in 1 nur die relevanten Teile dargestellt sind, und daß die Erfindung auf eine große Vielfalt unterschiedlicher Fahrzeugarchitekturen anwendbar ist.
Insbesondere weist das Fahrzeug 10 einen Drehmomenterzeuger auf, z.B., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine Brennkraftmaschine ("ICE" – internal combustion engine) 12, eine Energiespeichervorrichtung wie z.B., ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, eine elektrische Batterie 14, eine Vorderradachse 16 (d.h. eine unter dem (nicht dargestellten) Fahrer des Fahrzeuges angeordnete Achse), zwei Hinterradachsen oder "Halbwellen" 20, 22 (die Halbachsen 20, 22 können durch eine einzelne Achse ersetzt werden), eine Differentialeinheit 24, einen Motor 26, eine Kupplung 28, eine Getriebeeinheit 30, ein erstes Räderpaar 32, 34, die zum Betrieb auf einander gegenüberliegenden Enden der Vorderachse 16 angeordnet sind, ein zweites Paar Räder 36, 38, die jeweils auf den Hinterachswellen 20, 22 angeordnet sind, und Reibungsbremseinheiten 40, 42, 44 und 46, die jeweils betrieblich an den Rädern 32, 34, 36 und 38 angebracht sind. Die Bremseinheiten 40, 42, 44 und 46 können blockiergeschützte Bremsen sein.
Des weiteren beinhaltet das Fahrzeug 10 eine Steuerung oder Steuereinheit 48, ein selektiv niederdrückbares Bremspedalglied 50 und ein selektiv niederdrückbares Fahr- oder Gaspedal 52, welche Pedale jeweils in physischer und in Kommunikationsverbindung mit der Steuerung oder Steuereinheit 48 stehen. Die Steuerung 48 kann eine Computersteuerung beinhalten oder bilden, die unter der Kontrolle eines gespeicherten Betriebsprogrammes betrieben werden kann, und in einer nicht einschränkenden alternativen Ausführungsform kann sie mehrere Steuerungen beinhalten, die in Kommunikationsverbindung miteinander stehen (d.h. es kann eine Bremsensteuerung vorhanden sein, eine Triebstrangsteuerung und eine Batteriesteuerung, die alle über wenigstens einen elektrischen Busleiter in Kommunikationsverbindung miteinander stehen).
Die Kombination von Steuerung 48 und den Bremseneinheiten 40, 42, 44 und 46 beinhaltet in gegenseitiger Zusammenwirkung die Bremseneinheit der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Fahrzeug 10 beinhaltet außerdem Rahmenteile 54, 56, die jeweils mit den Achsen 16, 20 und 16, 22 gekoppelt sind. weiterhin sei festgehalten, daß die Speichervorrichtung 14 durch ein Schwungrad oder eine andere Speichervorrichtung ersetzt werden kann, und daß die Achswellen 20, 22 in Zusammenwirkung mit dem Differential 24 eine "Antriebsachse" bilden, während die Vorderachse 16 eine "passive" oder "nicht-getriebene" Achse bildet. Außerdem ist die Brennkraftmaschine 12, wie weiterhin dargestellt ist, über ein Triebstrangglied 66 mit der Kupplung 28 verbunden, und das Getriebe 30 ist mit dem Differential 24 und der Kupplung 28 jeweils über entsprechende Triebstrangglieder 62, 64 gekoppelt.
Wie dargestellt ist die Steuerung betriebsmäßig mit den Bremseneinheiten 40–46 gekoppelt. Die Bremseneinheiten 40–46 können z.B. ohne Beschränkung auch ein hydraulisches Bremssystem beinhalten, das von der Steuerung 48 unter Verwendung eines (nicht dargestellten) hydraulischen Stellantriebes betätigt werden kann. Des weiteren ist die Steuerung 48 betriebsmäßig an der Batterie 14 angeschlossen und mit der Kupplung 28, dem Motor 26 und der Getriebeeinheit 30 verbunden. Motor 26 ist auch mit der Getriebeeinheit 30 und mit der Speichervorrichtung 14 gekoppelt.
Im Betrieb liefert der Drehmomenterzeuger 12 ein Drehmoment, das über die Kupplung 28, das Getriebe 30, die Triebstrangglieder 66, 64 und 62 auf das Differential 24 übertragen wird. Das Drehmoment bewirkt, daß sich die Achswellen 20, 22 drehen und ermöglicht damit den Antrieb und selektiven Fahrbetrieb des Fahrzeuges 10.
Wie weiter unten noch weiter im einzelnen mit Bezug auf die Methode bzw. das Flußdiagramm 90 dargelegt wird, empfängt die Steuerung 48 ein Wunschsignal bzw. eine Forderung, das Fahrzeug 10 zu verzögern oder zu stoppen (d.h. "abzubremsen"), nachdem das Bremsbetätigungsglied 50 niedergedrückt worden ist, und/oder nachdem das Fahrpedalglied 52 losgelassen worden ist. Der Grad des Niederdrückens bzw. Freigebens entspricht dabei einer bestimmten Bremsforderung (d.h. einem bestimmten Maß an Bremskraft, -Moment oder -Leistung), und diese Forderung wird der Steuerung 48 über entsprechende (nicht dargestellte) Pedal- oder Stellgliedsensoren übermittelt.
Die obere Stellung des Bremsbetätigungsgliedes 50 z.B. kann einer Bremswirkung Null entsprechen, die untere bzw. unterste niedergedrückte Stellung des Bremsbetätigungsgliedes 50 kann der maximal zulässigen Bremswirkung entsprechen, und das gewünschte Maß an Bremswirkung kann mit dem Niedertreten des Bremsbetätigungsgliedes 50 um einen Betrag variieren, der proportional zu dem Weg ist, den das Bremsbetätigungsglied 50 von der oberen Stellung aus in Richtung auf die unterste Stellung zurücklegt (wenn z.B. das Bremsbetätigungsglied 50 auf halbem Weg zwischen der oberen und der unteren Stellung steht, ist die geforderte Bremswirkung die Hälfte der zulässigen Gesamtbremswirkung).
Eine ähnliche Proportionalität gilt für das Fahrpedalglied 52. Das heißt, wenn das Glied 52 von der unteren Stellung (keine Bremswirkung gefordert) in die obere Stellung geführt wird (das Fahrzeug wird nicht beschleunigt), nimmt das Maß an Fahrzeug-Soll-Verzögerung oder -Abbremsung proportional zur Größe des Weges zu, den das Glied 52 zurücklegt, und/oder zu der Stellung, die das Glied 52 einnimmt.
Beim Empfang der entsprechenden Signale von den Stellgliedern 50 und 52 erzeugt die Steuerung 48 derartige Signale für den Motor 26 und die mit der Triebstrangeinheit 62 gekoppelte Getriebeeinheit 30, daß der Motor 26 wie ein Generator wirkt und eine elektrische Ladung in die Batterie 14 einleitet, so daß das Fahrzeug 10 regenerativ gebremst wird.
Das heißt, der Motor 26 nutzt die Drehenergie des Gliedes 62 aus, um elektrische Energie zu erzeugen, und somit die Drehenergie der Räder 36, 38 zu verringern.
Außerdem kann die Steuerung 48 auch Signale erzeugen und an den Motor 26 senden, um die in der Batterie 14 gespeicherte elektrische Energie zur Ergänzung des von der Brennkraftmaschine 12 beim Beschleunigen gelieferten Drehmomentes zu verwenden (z.B. wenn das Fahrpedal niedergetreten wird), indem zusätzliches Drehmoment an das Triebstrangglied 62 abgegeben wird. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung aktiviert die Steuerung 48 nur dann selektiv die Reibungsbremseinheiten 40–46, wenn eine zusätzliche Bremsung gefordert wird (d.h. ein Maß an Bremswirkung, das das Maß an regenerativ gelieferter Verzögerung übersteigt), und zwar gemäß einem zuvor erzeugten und gespeicherten Bremskraftverteilungsmuster, das die von dem Motor 26 gelieferte regenerative Abbremsung berücksichtigt, so daß ein gewünschtes Maß an Bremswirkung erreicht wird, während gleichzeitig Energie eingespart werden kann.
Die Vorgehensweise der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll nun weiter im einzelnen mit Bezug auf das Flußdiagramm 90 in 2 erläutert werden.
Wie dargestellt umfaßt das Verfahren 90 einen ersten Schritt 92, in welchem die Steuerung 48 eine Bremsforderung von den Stellgliedern 50, 52 empfängt (oder von Sensoren, die jeweils mit diesen Gliedern 50, 52 verbunden sind). Auf Schritt 92 folgt Schritt 94, und in diesem Schritt 94 bestimmt die Steuerung 48 die Höhe des Bremsmomentes, der Bremskraft oder -Leistung, die vom Fahrer gefordert bzw. gewünscht wird, ausgehend von das/die Position der fordernden Stellglieder 50, 52.
In alternativen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 auch andere Bremsforderungsglieder oder -Einheiten beinhalten. Der gewünschte Grad an Bremsmoment wird vorübergehend in der Steuerung 48 gespeichert, um dann in den nachfolgenden Schritten im Verfahren 90 weiterverwendet zu werden.
Auf Schritt 94 folgt Schritt 95, und in diesem Schritt 95 bestimmt die Steuerung 48 das abgegebene oder verfügbare Maximal-Regenerativbremsmoment, das der Motor 26 und die Batterie 14 erzeugen bzw. liefern können (d.h. die Grenze der Regenerativbremsung, welche der kleinere Wert von dem maximalen Drehmoment, das der Motor 26 erzeugen kann, oder der maximalen Menge an elektrischer Energie ist, die die Batterie 14 vom Motor 26 aufnehmen kann). Dieser Wert kann zu solchen Faktoren wie Batterietemperatur, Motortemperatur, Batterieladezustand und/oder zu verschiedenen anderen Faktoren in Relation gesetzt werden.
Zum Beispiel kann, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, der momentane Ladezustand der Batterie mit dem bekannten und höchstmöglichen Ladezustand verglichen werden, der in der Batterie gehalten werden kann (der z.B. vom Hersteller der Batterie angegeben werden kann), und diese Differenz kann die größtmögliche Menge an elektrischer Energie darstellen, die von der Batterie 14 aufgenommen werden kann. Die maximale Höhe des von dem Motor 26 lieferbaren Drehmomentes kann vom Hersteller des Motors 26 eingeholt und in der Steuerung 48 gespeichert werden. Diese Werte können sich mit der Temperatur und anderen Faktoren ändern. Die Steuerung 48 speichert vorübergehend die Grenze für das regenerative Bremsmoment für spätere Schritte in dem Verfahren 90. Auf Schritt 94 folgt dann auch Schritt 96, in welchem die Steuerung 48 die zuvor erstellte (oder dynamisch berechnete) und gespeicherte Bremskraft- (oder -Moment oder -Leistungs)-Verteilung 100 ermittelt, die beispielartig und ohne Einschränkung darauf in 3 dargestellt ist.
Insbesondere beinhaltet die Verteilung 100 mehrere Relationen oder Werte, wie z.B. die Relation 102, welche eine bestimmte Soll-Verteilung oder ein Soll-Muster der geforderten "Anhalte-" oder Verzögerungskraft liefert. Jeder diskrete Punkt in der Verteilung 102 beinhaltet einen Bremswert für die Vorderachse 16 (d.h. für die Bremseinheiten 40, 42), z.B. den Wert 107, und einen Bremswert für die Hinterachswellen 20, 22 (d.h. für die Bremseinheiten 44, 46), z.B. den Wert 109, und die Summe dieser beiden Werte, also z.B. der Werte 107, 109, ist im wesentlichen gleich der geforderten Gesamthöhe der Bremswirkung, die als Moment, Kraft oder Leistung ausgedrückt werden kann.
Dieses Muster bzw. diese Verteilung 102 kann für jeden einzelnen Typ des Fahrzeuges 10 erstellt werden, ausgehend von theoretischen oder experimentellen Daten, in welchen einige bekannte oder vorgegebene Gesamtbremswirkungswerte nacheinander vom Fahrzeug 10 gefordert werden. Für jede derartige Bremsmomentforderung werden die unterschiedlichen Bremsverhältnisse zwischen Vorderrad- und Hinterrad-Bremseinheiten 40, 42 und 44, 46 angelegt/angewendet und überarbeitet, und es wird dann ein einziges Soll-Verhältnis bzw. eine Soll-Aufteilung für jede geforderte Bremswirkung ausgewählt. Diese ausgewählten Bremsverhältnisse werden in der Steuerung 48 abgelegt, so daß eine Verteilung wie z.B. die Verteilung 102 gebildet wird.
Die Relation 102 wurde z.B. für ein typisches Fahrzeug mit Vorderradantrieb mit einem Gewicht von 1500 kg erstellt, bei dem das Front-zu-Heck-Gewichtsverhältnis bzw. die Front-zu-Heck-Proportionalität 60% zu 40% betrug. Wie beispielartig und ohne Beschränkung darauf dargestellt ist, ist es bei einer geforderten Gesamtbremskraft etwa 4500 Newton wünschenswert, daß ca. 3000 Newton von den Vorderradbremsen 40, 42 und ca. 1500 Newton von den Hinterradbremsen 44, 46 geliefert werden. Des weiteren können diese Verhältnisse oder Proportionalitäten auch durch herkömmliche Techniken ermittelt werden, wie sie derzeit bei herkömmlichen und im Handel erhältlichen blockiergeschützten Bremssystemen eingesetzt werden. Daher verwendet die Steuerung in Schritt 96 den geforderten Gesamtbremskraftwert und bestimmt anhand des Graphen oder der Bremskraftverteilungsrelation 102 den Grad jeweils der zu erzeugenden Vorderachs- und Hinterachs-Soll-Bremskraft. Diese Bremsverteilungen für Vorder- und Hinterachse werden dann von der Steuerung 48 vorübergehend gespeichert für spätere Verwendung in den weiteren Schritten des Verfahrens 90.
Schritt 98 folgt ebenfalls auf Schritt 94, und in diesem Schritt 98 bestimmt die Steuerung 48, ob der Gesamtbetrag an geforderter Bremswirkung den Wert überschreitet, der durch Regeneration alleine erzielt werden kann. Überschreitet der Wert der geforderten Bremswirkung die in Schritt 96 ermittelte Regenerativbremsungsgrenze, folgt auf den Schritt 98 der Schritt 106.
Andernfalls folgt auf Schritt 98 der Schritt 110, in welchem die Steuerung 48 bewirkt, daß der Motor 26 als Generator arbeitet und elektrische Energie an die Batterie 14 abgibt und damit mit der Batterie 14 derart zusammenwirkt, daß das Fahrzeug 10 regenerativ um den geforderten Betrag verzögert wird. Auf den Schritt 110 folgen dann die Schritte 111 und 113, in welchen die Bremseinheiten 40, 42 und 44, 46 jeweils inaktiv bleiben (d.h. sowohl die Antriebsachswellen 20, 22 als auch die passive Achse 16 unterliegen keinem Reibungsbremsmoment).
Alternativ dazu können in einer anderen, nicht-einschränkenden Ausführungsform die Schritte 111 und 113 nacheinander vorgenommen werden, wie hier dargestellt ist. Auf Schritt 113 folgt dann Schritt 92, in welchem die Steuerung 48 bestimmt, ob zusätzliche Bremswirkung erforderlich ist. In der am meisten bevorzugten, jedoch nicht-einschränkenden Ausführungsform ist das Verfahren 90 dazu ausgelegt, je einmal in jedem Durchlauf durch eine "Steuerschleife" des Prozessors bzw. der Steuerung 48 ausgeführt zu werden.
In Schritt 106 bestimmt die Steuerung 48, ob der Sollwert an Moment an den Antriebsachswellen 20, 22 (z.B. der in Schritt 96 bestimmte Wert 109) den durch Regenerativbremsen gelieferten Betrag an Bremswirkung überschreitet. Überschreitet der Sollwert des Momentes an der/den Antriebsachse(n) denjenigen, der durch Regenerativbremsung erreicht werden kann, folgt auf den Schritt 106 der Schritt 114. Andernfalls kann auf Schritt 106 der Schritt 116 folgen, wo die Steuerung 48 bewirkt, daß der Motor 26 einen Maximalwert an elektrischer Ladung an die Batterie 14 abgibt und damit den maximal zulässigen Wert an regenerativer Bremsung liefert. Nach Schritt 116 folgt Schritt 118, in welchem die Bremseneinheiten 44, 46 im wesentlichen inaktiv bleiben (d.h. die gesamte Verzögerung der Antriebsachswellen 20, 22 erfolgt durch regeneratives Bremsen), und nach Schritt 118 folgt Schritt 120, in welchem die Bremseneinheiten 40, 42 aktiviert werden. Im einzelnen liefern die Bremseneinheiten 40, 42 einen bestimmten Grad an Bremsung, der im wesentlichen gleich der Differenz zwischen dem (in Schritt 94 ermittelten) geforderten Grad an Bremswirkung und der (in Schritt 95 bestimmten) insgesamt verfügbaren und zulässigen Regenerativbremswirkung ist.
Schritt 114 ist im wesentlichen ähnlich dem Schritt 116, und es folgt auf Schritt 114 der Schritt 130, in welchem die Bremseneinheiten 44, 46 aktiviert werden, um einen bestimmten Grad an Bremswirkung zu liefern, der gleich der Differenz zwischen der Soll-Bremswirkung an den Antriebsachswellen 20, 22 (z.B. Wert 107) und der insgesamt zulässigen Regenerativbremswirkung ist. Auf Schritt 130 folgt dann Schritt 132, in welchem die Bremseneinheiten 40, 42 aktiviert werden und einen bestimmten Grad an Bremswirkung liefern, der gleich dem Sollwert der Bremswirkung an der "nicht-getriebenen" Achse ist (z.B. Wert 107). Nach Schritt 132 folgt nun Schritt 92. Auf diese Weise können im Fahrzeug 10 sowohl regenerative als auch Reibungsbremsung gleichzeitig zum Einsatz kommen, so daß das Fahrzeug 10 die Vorteile beider Arten von Bremsfunktionen ausschöpfen kann.
In einer zweiten Ausführungsform können herkömmliche blockiergeschützte Bremssteuerungseinheiten verwendet werden, und in dieser zweiten Ausführungsform bleiben die Schritte 92, 94, 95, 96, 98 und 110, 111 und 113 im wesentlichen identisch mit den in 2 dargestellten Schritten. Die Schritte 106, 114, 116, 118, 120, 130 und 132 dagegen werden ersetzt durch die Reibungsbremsung der nicht-getriebenen Achse 16, bis eine Blockierschwelle erfaßt wird, oder bis ein bestimmter Grad an Verzögerung erreicht ist, und dann das Blockierschutzsystem aktiviert wird und die normale elektronische Bremskraftverteilungsfunktion oder (EDB)-Funktion bzw. -Betriebsweise zur Ausführung kommt.
Somit wird zusammenfassend ein Fahrzeugbremssystem gestellt, mit dem einige oder alle der zuvor dargelegten Nachteile bisheriger Fahrzeugbremssysteme und -Strategien überwunden werden. Das Fahrzeugbremssystem verwendet hier selektiv sowohl regeneratives Bremsen als auch Reibungsbremsung in einer Weise, die eine selektive Verzögerung bzw. Stoppen des Fahrzeuges ermöglicht.
Es sei dabei angemerkt, daß die Erfindung nicht auf die genaue Konstruktion oder das Verfahren beschränkt ist, die/das vorstehend veranschaulicht und erläutert worden ist, sondern daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
So wird man z.B. erkennen, daß die Steuerung 48 in Kombination mit einem herkömmlichen Motor 26, den Bremseneinheiten 40–46 und der Batterie 14 eingesetzt werden kann, die zum Betrieb in einem herkömmlichen Fahrzeug 10 eingebaut sein können.
Alternativ dazu kann die Steuerung 48, die Kupplung 28, der Motor 26 und die Batterie 14 auch zusammenwirkend eine Bremssteuereinheit bilden, die in einem existierenden Fahrzeug 10 zum Einsatz gebracht werden kann, und wo insbesondere der Motor 26 und die Batterie 14 mit der Einheit 30 eine Regenerationseinheit bildend zusammenwirken können.

Claims

Fahrzeugbremssystem, dadurch gekennzeichnet, daß das Bremssystem eine erste Regenerativbremseinheit ((14, 26) aufweist, eine zweite Reibungsbremseinheit (40, 42, 44, 46) und eine Steuerung (48), welche von einem gespeicherten Steuerprogramm gesteuert betrieben werden kann, welche eine Forderung nach einem bestimmten Betrag an Bremswirkung empfängt und mit der ersten Regenerativbremseinheit (14, 26) und der zweiten Reibungsbremseinheit (40, 42, 44, 46) gekoppelt ist, worin die Steuerung (48) eine Forderung nach einer bestimmten Bremswirkung empfängt und in Reaktion auf diese Forderung ein erstes Signal an die Regenerativbremseinheit (14, 26) abgibt, derart, daß diese einen Grad an regenerativer Bremswirkung liefert, und ein zweites Signal an die Reibungsbremseinheit (40, 42, 44, 46) abgibt, derart, daß diese einen Grad an Reibungsbremswirkung liefert, der auf dem Grad an regenerativer Bremswirkung basiert, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerative Bremswirkung an einem ersten Räderpaar (36, 38) angelegt wird, und die Reibungsbremswirkung an dem ersten Räderpaar (36, 38) und an einem zweiten Räderpaar (32, 34) angelegt wird, und zwar derart, daß eine gewünschte Bremsmomentverteilung zwischen dem ersten Räderpaar (36, 38) und dem zweiten Räderpaar (32, 34) erzielt wird.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 1, worin die Fahrzeugbremsanlage außerdem eine mit der Steuerung (48) gekoppelte blockiergeschützte Bremsanlage beinhaltet.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 1, worin das zweite Räderpaar (32, 34) auf einer passiven Achse (16) sitzt.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 3, worin das Fahrzeug bremssystem ein bestimmtes Maß an Bremsmoment am zweiten Räderpaar (32, 34) anlegt und dann ein bestimmtes Maß an Bremsmoment am ersten Räderpaar (36, 38) anlegt, das mit einer Antriebsachse (20, 22, 24) verbunden ist.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 1, worin die Regenerativbremseinheit einen Motor (26) und eine Energiespeichervorrichtung (14) beinhaltet.
Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeuges (10), dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte beinhaltet: Fordern eines bestimmten Maßes an Bremswirkung, Erfüllen wenigstens eines Teils der Forderung nach einem bestimmten Maß an Bremswirkung durch regeneratives Bremsen des Fahrzeuges (10) und Reibungsbremsen des Fahrzeuges (10) gemäß einem bestimmten Verteilungsmuster, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerative Bremsung an einem ersten Räderpaar (36, 38) angelegt wird, und die Reibungsbremsung an dem ersten Räderpaar (36, 38) und einem zweiten Räderpaar (32, 34) angelegt wird, um eine Soll- oder gewünschte Bremsmoment-Verteilung zwischen dem ersten Räderpaar (36, 38) und dem zweiten Räderpaar (32, 34) zu erzeugen, wenn nur ein Teil des geforderten bestimmten Maßes an Bremswirkung durch die Regenerativbremsung geboten werden kann, so daß dann die Forderung erfüllt wird.