DE68912068T2

DE68912068T2 - Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug.

Info

Publication number: DE68912068T2
Application number: DE89119750T
Authority: DE
Inventors: Tanaka Koji; Shima Takashi
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1989-10-24
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2009-10-25
Also published as: DE68912068D1; EP0366087A2; EP0366087A3; EP0366087B1; US5086865A

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug, und insbesondere ein Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug, worin die Verzögerungsenergie eines Fahrzeuges aufgefangen und für die Start-/Beschleunigungsenergie benutzt wird. Mehr im einzelnen ist ein Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug umfaßt, mit einem hydraulischen Ölumlauf, der aus einem Hochdruckspeicher, einer Pumpe/einem Motor, einem Umlaufventil und einem Niederdruckspeicher gebildet ist; einer Kupplung, die die Pumpe/den Motor mit einer Leistungsentnahmeeinheit verbindet oder von dieser trennt; einer Einrichtung, die die Schaltposition eines Getriebes mißt; einer Einrichtung, die die Fahrzeuggeschwindigkeit mißt; einer Einrichtung, die den Innendruck des genannten hydraulischen Kreises mißt; und einer Steuereinrichtung, die den Antriebsmotor des Wagens auskoppelt, den genannten hydraulischen Ölumlauf schließt, die Pumpenkapazität steuert und die Pumpen/Motor-Leistungsentnahmeeinheit-Kupplung in Abhängigkeit von einem geforderten Bremsdrehmoment einkuppelt, wodurch die Verzögerungsenergie des Fahrzeuges im genannten Hochdruckspeicher gespeichert wird (aberbegriff des Anspruchs 1).
In einer (PTO-)Leistungsentnahmeeinheit (einem Leistungsentnahmesystem) für die Leistungsentnahme oder in einem Verzögerungssystem mit Energierückgewinnung, wie es herkömmlicherweise bekannt ist, wird ein Teil der kinetischen Energie, die hauptsächlich als Wärme an einer Bremse oder einem Antriebsmotor während der Verlangsamung eines Fahrzeugs abgegeben wird, in Form eines hydraulischen Arbeitsöls aufgefangen und in einem Speicher gespeichert. Die gespeicherte Energie wird für die Startenergie und Beschleunigungsenergie des Fahrzeugs benutzt.
Beispielsweise kündigte als älteste im Jahr 1976 die C.J. Lorence Corporation in England die Entwicklung eines solchen Systems an, das einen Bus der British Leyland Corporation benutzte. Seit dann wurden in Europa verschiedenartige Forschungen und Entwicklungen vorgenommen.
Erst kürzlich haben die japanischen Patentoffenlegungsschriften Nrn. 62-15128, 62-37215, 62-39327 usw. ein System zur Rückgewinnung von Verzögerungsenergie offenbart, das im wesentlichen aus einem Getriebe (nachfolgend als T/M bezeichnet), einer vielstufigen, ganggeschalteten Leistungsentnahmeeinheit, einer Leistungsentnahme-Ausgangswelle, einer Pumpe/einem Motor, einem hydraulischen Ölumlauf, einer elektromagnetischen Kupplung, einem Druckspeicher und einer Steuereinheit gebildet ist.
Das Getriebe umfaßt eine Gegenwelle, die durch eine Antriebsmotorkupplung angetrieben wird, eine Hauptwelle, die an einen Rad-Antriebsstrang angeschlossen ist, und einen mehrstufigen Getriebemechanismus, der die Drehung der Gegenwelle über Zahnräder auf die Hauptwelle überträgt. Die mehrstufige ganggeschaltete Leistungsentnahmeeinheit umfaßt ein Gegenwellen-Leistungsentnahme-Zahnrad, das lösbar mit der Gegenwelle durch eine Gegenwelle-Leistungsentnahme-Zahnrad- Synchronisierungseinrichtung gekoppelt ist, ein Hauptwellen- Leistungsentnahme-Zahnrad, das mit dem Gegenwellen-Leistungsentnahme-Zahnrad gekoppelt ist und lösbar durch eine Hauptwellen-Leistungsentnahme-Zahnrad-Synchronisierungseinrichtung gekoppelt ist, und eine Leistungsentnahme-Ausgangswelle, die durch die Antriebszahnräder angetrieben ist, die mit dem Hauptwellen-Leistungsentnahme-Zahnrad gekoppelt sind. Die Pumpe/der Motor ist mit der Leistungsentnahme-Ausgangswelle gekoppelt, der hydraulische Ölumlauf besteht aus einer Hochdruck-Ölleitung und einer Niederdruck-Ölleitung und dient dazu, den Druckspeicher durch die Pumpe/den Motor mit einem Öltank zu verbinden, und die elektromagnetische Kupplung dient dazu, den Ölumlauf mit der Leistungsentnahmewelle zu verbinden/von dieser zu lösen.
Die Steuereinheit steuert die elektromagnetische Kupplung und betreibt die Pumpe/den Motor entweder als Pumpe oder als Motor in Abhängigkeit vom Fahrzustand des Fahrzeugs. Zum Betreiben der Pumpe/des Motors als Pumpe dient nämlich das Drehmoment der Räder während der Verzögerungs-Betriebsart dazu, das Arbeitsöl im Druckspeicher durch die Leistungsentnahmeeinheit einzuspeichern und hierbei die kinetische Energie aufzufangen, d.h. die Bremsenergie, die hauptsächlich als Wärme in der Bremse oder im Antriebsmotor verlorengeht, und zum Betreiben der Pumpe/des Motors als Motor dient das im Druckspeicher gespeicherte Arbeitsöl dazu, das Start-/Beschleunigungs-Drehmoment zu erzeugen, um die Räder durch die Leistungsentnahmeeinheit anzutreiben.
Die Steuerweise dieser Steuereinheit ist wie folgt:
1) Beim Start des Fahrzeugs mit ausreichendem inneren Druck des Druckspeichers wird die Pumpe/der Motor so gesteuert, daß er als Motor mit variabler Kapazität dient, dessen Kapazität dadurch gesteuert wird, daß man den Verstellwinkel (Neigungswinkel) der Taumelscheibe oder Welle in Abhängigkeit von den Gaspedalpositionen steuert.
Da die Pumpe/der Motor auch mit der elektromagnetischen Kupplung verbunden ist, treibt, wenn die elektromagnetische Kupplung mit der Leistungsentnahmeeinheit durch die Steuereinheit zusammengekuppelt ist, die Pumpe/der Motor das Fahrzeug auf der Grundlage der hydraulischen Kraft, die im Ölumlauf gespeichert ist.
Wenn in der Zwischenzeit die Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorher festgesetzten Wert überschreitet, der der Schaltposition entspricht, die von einem Fahrer gewählt ist, dann wird die Antriebsmotorkupplung mit dem Antriebsmotor für den Antriebsmotor-Fahrbetrieb zusammengekuppelt. Zum gleichen Zeitpunkt wird der Gang der Leistungsentnahmeeinheit geändert, um die Gegenwellen-Synchronisierungseinrichtung auszuschalten, die eingeschaltet war, und um die Hauptwellen-Synchronisierungseinrichtung einzuschalten, die aus war, und die kombinierte Fahrt von Pumpe/Motor zusammen mit dem Antriebsmotor wird entsprechend der hydraulischen Kraft auf der Grundlage der Pedalposition lediglich dann ausgeführt, wenn das Gaspedal vom Fuß kräftig betätigt wird.
2) Während der Brems-Betriebsart wird die elektromagnetische Kupplung eingeschaltet, und das Verstellwinkel-Steuersignal (Pumpenkapazitäts-Steuersignal) entsprechend der Bremspedalposition wird der Pumpe/dem Motor für den entsprechenden Pumpbetrieb zugeführt, während gleichzeitig der Antriebsmotor ausgekuppelt wird.
Somit steuert die Steuereinheit die Antriebsmotorkupplung, um den Antriebsmotor vom Antriebsstrang der Räder zu entkuppeln, um einen Teil der Bremsenergie aufzunehmen, der im Antriebsmotor während des Bremsbetriebes zu verbrauchen ist, und um die aufgenommene Energie während des Beschleunigungsbetriebes freizusetzen, während man den Antriebsmotor mit dem Antriebsstrang zusammenkuppelt, um die Leistung des Antriebsmotors alleine oder in Kombination mit dem Pumpmotor während des Start-/Beschleunigungsbetriebes zu benutzen.
Bei einem solchen Stand der Technik ist es, weil der Bremsvorgang durch die hydraulische Kraft nicht durchgeführt wird, solange nicht das Bremspedal vom Fuß betätigt wird, von Nachteil, daß das Fahrzeug nicht durch die hydraulische Kraft in derselben Weise gebremst werden kann wie dann, wenn eine herkömmliche Auspuffbremse angelegt wird.
Da auch die Motorbremsung in Kombination mit der hydraulischen Bremsung benutzt wird, nachdem die Drehzahl des Antriebsmotors bis zur synchronen Antriebsmotordrehzahl erhöht wurde, wobei die Antriebsmotorkupplung ausgeschaltet ist, wenn das Bremspedal losgelassen wird, ist es nachteilig, daß die Bremsenergie, die im Antriebsmotor als Wärme abgegeben wird, wenn der Wagen im Motorbremsbetrieb fährt, nicht ausreichend rückgewonnen werden kann.
Ein Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug der im Beginn der Beschreibung bzw. im Oberbegriff des Anspruchs 1 erwähnten Art ist aus der EP-A-0 047 642 (ANDERSON) bekannt. ANDERSON beschreibt ein Bremssystem mit Energierückgewinnung, das Treibstoff in erster Linie während Fahrbedingungen mit wiederholtem Stillstand und Start spart, indem es Energie aufnimmt, speichert und benutzt, die normalerweise beim Brems- oder Verzögerungsbetrieb des Fahrzeugs verlorengeht, und außerdem dadurch, daß es automatisch die Verwendung der gespeicherten Energie bzw. des Antriebsmotors als Alternative oder ergänzende Hauptantriebe füreinander zum Antrieb des Fahrzeugs benutzt. ANDERSON zieht jedoch das Problem der Steuerung des Bremssystems nicht in Betracht, so daß es wahlweise eine Auspuffbremse und/oder eine Motorbremse simuliert. Ferner offenbart ANDERSON die Steuerung der Antriebsmotorkupplung zum Auskuppeln des Antriebsmotors.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist dementsprechend ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug vorzusehen, das die Bremsenergie äquivalent zur tatsächlichen Auspuff-Bremsenergie in einem herkömmlichen Fahrzeug durch die Pumpe/den Motor wiedergewinnen kann, ohne Verbrauch in der Auspuffbremse, wenn weder das Gaspedal noch das Bremspedal vom Fuß betätigt wird.
Es ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug vor zusehen, das Bremsenergie rückgewinnen kann, die äquivalent ist der tatsächlichen Antriebsmotor-Bremsenergie in einem herkömmlichen Fahrzeug, und zwar durch die Pumpe/den Motor, ohne Verbrauch im Antriebsmotor, wenn weder das Gaspedal noch das Bremspedal vom Fuß betätigt wird.
Zum Erreichen dieser Ziele, insbesondere zum wahlweisen Simulieren einer Auspuffbremse und/oder einer Motorbremse, weist das Bremssystem mit Energierückgewinnung der Erfindung für ein Fahrzeug die folgenden Merkmale zusätzlich zu jenen auf, die bereits am Beginn der Beschreibung oder im Oberbegriff des Anspruchs 1 vermerkt sind: eine von Hand betätigbare Einrichtung, die die Auspuff- und Motor-Bremsfunktion des Bremssystems mit Energierückgewinnung steuert; und den Aufbau der Steuereinrichtung zum Bestimmen der Pumpenkapazität der genannten Pumpe/des genannten Motors in Abhängigkeit von dem inneren Druck, indem das äquivalente Bremsdrehmoment bestimmt wird, das der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Schaltstellung entspricht, wenn die genannte Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet, wobei das genannte Drehmoment äquivalent ist einem
i) Auspuff-Bremsmoment, wenn die genannte, von Hand betreibbare Einrichtung betätigt wird, so daß das Bremssystem mit Energierückgewinnung so arbeitet, wie wenn eine Auspuffbremse arbeiten würde; und
ii) einem Motor-Bremsmoment, wenn die genannte, von Hand betreibbare Einrichtung nicht betätigt wird, so daß das genannte Bremssystem mit Energierückgewinnung so arbeitet, wie wenn eine Motorbremse arbeiten würde.
Gemäß der Erfindung, wie im Konzept in Fig. 1A gezeigt, bestimmt die Steuereinrichtung 64 das der Auspuffbremse aqulvalente Drehmoment, das der Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht, sowie die Gangschaltposition, die entsprechend durch eine Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung und eine Gangschaltpositions-Meßeinrichtung angezeigt sind, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung angezeigt ist, eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet und eine handbetätigte Einrichtung für eine Auspuffbremse betätigt wird. Diese Bestimmung kann auf der Grundlage einer Speicherauftragung in der Steuereinrichtung 64 vorgenommen werden, die die Zuordnung zwischen dem der Auspuffbremse äquivalenten Drehmoment, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gangschaltposition speichert.
Die Steuereinrichtung 64 bestimmt auch die Pumpkapazität der Pumpe/des Motors 14 auf der Grundlage des oben vermerkten, zur Auspuffbremse äquivalenten Drehmoments sowie des Innendrucks, der ebenfalls in der Auftragung gespeichert werden kann, eines hydraulischen umlaufs, der aus einem Hochdruckspeicher 26, einem Umlaufventil 25, der Pumpe/dem Motor 14 und einem Niederdruckspeicher 27 gebildet ist, wie an sich bekannt ist. Die Steuereinrichtung 64 kuppelt den Antriebsmotor 1 aus und schließt den hydraulischen Umlauf und kuppelt eine elektromagnetische Kupplung 13 ein.
Somit wird die Antriebsenergie von den Rädern des Fahrzeugs auf die Pumpe/den Motor 14 durch eine Leistungsentnahmeeinheit 8 übertragen, um den hydraulischen Öldruck in dem Hochdruckspeicher 26 zu speichern, wodurch das System so arbeitet, als würde eine herkömmliche Auspuffbremse wirken.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 1A gezeigt, kann die Steuereinrichtung 64 aber auch ein der Motorbremse äquivalentes Drehmoment entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. der Gangschaltposition bestimmen, die angezeigt werden durch die Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung und die Gangschaltpositions-Meßeinrichtung, wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit, die von der Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung bezeichnet wird, eine vorbestimmte Geschwindigkeit überschreitet und eine handbetriebene Bedienungseinrichtung für eine Auspuffbremse nicht betätigt wird. Diese Bestimmung kann auch auf der Grundlage einer Speicherauftragung in der Steuereinrichtung 64 vorgenommen werden, die die Zuordnung zwischen dem der Motorbremsung äquivalenten Drehmoment, der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gangschaltposition speichert.
Die Steuereinrichtung 64 bestimmt auch die Pumpenkapazität der Pumpe/des Motors 14 auf der Grundlage des oben vermerkten, der Motorbremsung äquivalenten Drehmoments sowie des inneren Drucks des hydraulischen Umlaufs, das bzw. der auch in der Aufzeichnung gespeichert sein kann. Die Steuereinrichtung 64 kuppelt den Antriebsmotor 1 aus und schließt den hydraulischen Umlauf und kuppelt die elektromagnetische Kupplung 13 ein.
Somit wird die Antriebsenergie von den Rädern des Fahrzeugs auf die Pumpe/den Motor 14 durch die Leistungsentnahmeeinheit 8 übertragen, um den hydraulischen Öldruck im Hoch-TEXT FEHLT ten Drehmoments umfaßt, bezeichnet durch eine gestrichelte Linie, auszuführen durch die vorliegende Erfindung,
Fig. 6 ein Flußdiagramm einer untergeordneten Routine eines herkömmlichen Bremssteuerbetriebs zeigt,
Fig. 7 ein Flußdiagramm einer untergeordneten Routine zur Bestimmung für eine Kupplungs-Steuermethode zeigt,
Fig. 8 eine Auftragung des Bremsdrehmoments gegenüber der Bremspedallage zeigt,
Fig. 9A und 9B Auftragungen des der Auspuffbremse äquivalenten Drehmoments gegenüber der Motordrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigen,
Fig. 10A und 10B Auftragungen des der Motorbremse äquivalenten Drehmoments gegenüber der Motordrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigen,
Fig. 11 eine Bremsdrehomentauftragung für eine Pumpe/einen Motor zeigt,
Fig. 12 eine schematische Umrißdarstellung zum Erläutern eines Parkbremshebels zeigt,
Fig. 13 ein Diagramm zum Erläutern des Merkers FL- SPEED zeigt,
Fig. 14 ein Diagramm zum Erläutern des Merkers FL- RBS zeigt,
Fig. 15 ein Diagramm zum Erläutern des Merkers FL- PEDAL zeigt, und ten Drehmoments umfaßt, bezeichnet durch eine gestrichelte Linie, auszuführen durch die vorliegende Erfindung,
Fig. 6 ein Flußdiagramm einer untergeordneten Routine eines herkömmlichen Bremssteuerbetriebes zeigt,
Fig. 7 ein Flußdiagramm einer untergeordneten Routine zur Bestimmung für eine Kupplungs-Steuermethode zeigt,
Fig. 8 eine Auftragung des Bremsdrehmoments gegenüber der Bremspedallage zeigt,
Fig. 9A und 9B Auftragungen des der Auspuffbremse äquivalenten Drehmoments gegenüber der Motordrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigen,
Fig. 10A und 10B Auftragungen des der Motorbremse äquivalenten Drehmoments gegenüber der Motordrehzahl bzw. der Fahrzeuggeschwindigkeit zeigen,
Fig. 11 eine Bremsdrehomentauftragung für eine Pumpe/einen Motor zeigt,
Fig. 12 eine schematische Umrißdarstellung zum Erläutern eines Parkbremshebels zeigt,
Fig. 13 ein Diagramm zum Erläutern des Merkers FL- SPEED zeigt,
Fig. 14 ein Diagramm zum Erläutern des Merkers FL- RBS zeigt,
Fig. 15 ein Diagramm zum Erläutern des Merkers FL- PEDAL zeigt, und
Fig. 16 eine bekannte Auftragung der Schaltung von Gängen auf der Grundlage der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Gaspedalposition zeigt.
In den Figuren bezeichnen durchgehend dieselben Bezugszeichen identische oder entsprechende Abschnitte.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Es werden nun die Ausführungsbeispiele eines Bremssystems mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Es wird auf Fig. 1B Bezug genommen; diese Gesamtanordnung des Bremssystems mit Energierückgewinnung (nachfolgend als RBS bezeichnet) umfaßt: einen Antriebsmotor 1; einen Lastfühler 2 für den Motor 1; einen Schrittmotor 3, der auf die Position eines Gaspedals 54 anspricht; einen Einspritzpumpenhebel 4, der vom Schrittmotor 3 gesteuert wird, um die Treibstoffzufuhr in den Motor 1 festzusetzen, der mit dem Lastfühler 2 verbunden ist; ein Getriebe (T/M) 5, das als Ausgang die geänderte Drehung des Antriebsmotors 1 liefert; eine Gangschalt-Betätigungseinrichtung 6, die automatisch das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 5 ändert; eine Kupplungs-Betätigungseinrichtung 7, die automatisch die Antriebsmotorkupplung (nicht gezeigt) ein-/auskuppelt; eine Leistungsentnahmeeinheit (PTO-Einheit) 8, die mit dem Getriebe 5 verbunden ist; eine Antriebswelle 9, die den Antriebsstrang für Räder 11 bildet, zusammen mit einer Achse 10; eine Leistungsentnahmewelle 12 der Leistungsentnahmeeinheit 8; eine elektromagnetische Kupplung 13; eine an sich bekannte Pumpe/ein Motor 14 mit variabler Kapazität mit Taumelscheibe, der an die Leistungsentnahmeeinheit 8 durch die Leistungsentnahmewelle 12 und die elektromagnetische Kupplung 13 angeschlossen ist und mit einer Steuerrrohrleitung 15, die den Verstellwinkel (Neigungswinkel) steuert, einem den Verstellwinkel steuernden elektromagnetischen proportionalen Ventil 16 und einem den Verstellwinkel steuernden Kolben 17 kombiniert ist und die eine Saugöffnung 14a und eine Abgabeöffnung 14b aufweist; und einen Verstellwinkelfühler 80 zum Messen des Verstellwinkels der Pumpe/des Motors 14.
Es wird nun die Pumpe/der Motor 14 auf der Grundlage der Fig. 2A und Fig. 2B beschrieben, gesehen aus Richtung eines Pfeiles A in Fig. 2A; eine Welle 14d, die mit einer Ausgangswelle 14c verbunden ist, ist in die mittige Öffnung eines Zylinderblocks 14f eingesetzt, dessen entgegengesetzte Seite mit dem Kolben 17 durch eine Öffnungsplatte 14h verbunden ist. Der Zylinderblock 14f ist am Umfang auch mit einer Anzahl von Zylindern 14g versehen, von denen jeder verschieblich im Kolben 14e eingeführt ist, die mit der Ausgangswelle 14c verbunden sind, und von denen jeder andere durch die Öffnungsplatte 14h mit der Saugöffnung 14a oder der Abgabeöffnung 14b verbunden ist, die in Fig. 2B gezeigt ist.
Der Kolben 17, wie oben vermerkt, ist in Aufwärts-/Abwärtsrichtung durch den Druck eines Arbeitsöls beweglich, das dem unteren Abschnitt des Kolbens 17 aus der Steuerrohrleitung 15 zugeführt wird, oder des Arbeitsöls im Inneren der Ölrohrleitungen 20, 21 (Fig. 1B) proportional zum steuernden Strom, der dem elektromagnetischen proportionalen Ventil 16 zugeführt wird. Deshalb ändert die Anordnung, die aus dem Zylinderblock 14f, dem Kolben 14e, der Welle 14d und der Öffnungsplatte 14h besteht, ihren Winkel in Übereinstimmung mit der Aufwärts-/Abwärtsbewegung des steuernden Kolbens 17, der mit der Ausgangswelle 14c verbunden ist, wobei der Winkel Θ, der durch die Ausgangswelle 14c und die Welle 14d gebildet ist, der oben vermerkte Verstellwinkel genannt ist.
Fig. 2A zeigt den Fall, in dem das elektromagnetische Steuerventil 16 mit dem maximalen Steuerstrom gespeist ist, was den maximalen Verstellwinkel liefert, wobei die Abgabemenge pro Umdrehung der Ausgangswelle 14c zum Maximum führt. In dem Fall, in dem das elektromagnetische Proportionalventil 16 keinen Steuerstrom empfängt, wird der Verstellwinkel Null, wie durch die gestrichelte Linie gezeigt ist, was zu der Abgabemenge Null führt.
Es wird wieder auf Fig. 1B zurückgegangen; das Bremssystem mit Energierückgewinnung umfaßt ferner: ein Hochdruck-Entlastungsventil 18 zum Entlasten der Speicherung eines Hochdruckspeichers 26, der nachfolgend erwähnt wird, wenn sie einen vorher festgesetzten Wert überschreitet; ein Niederdruck-Entlastungsventil 19a zum Entlasten des Steuerdrucks des Arbeitsöls eines Nachfüll-Umlaufes, wenn er einen festgesetzten Wert überschreitet; ein Niederdruck-Entlastungsventil 19b zum Erzeugen eines Steuerdrucks, der erforderlich ist, um die Kapazität der Pumpe/des Motors 14 in die Steuerrohrleitung 15 umzulenken; die Rohrleitung 20 auf der Saugseite der Pumpe/des Motors 14; die Rohrleitung 21 auf der Abgabeseite der Pumpe/des Motors 14; eine Nachfüll-Rohrleitung 22 für das Arbeitsöl; eine Rückführ-Rohrleitung 22a für das Arbeitsöl; eine hochdruckseitige Rohrleitung 23a; eine niederdruckseitige Rohrleitung 24; ein Umlauf-Umschaltventil 25 zum Umschalten der obigen Rohrleitungen 20 bis 24; einen Hochdruckspeicher 26, der an das Umlauf-Umschaltventil 25 durch die hochdruckseitige Rohrleitung 23 angeschlossen ist; und einen Niederdruckspeicher 27, der an das Umlauf-Umschaltventil 25 durch die niederdruckseitige Rohrleitung 24 angeschlossen ist und zusammen mit der obigen Pumpe/dem Motor 14, dem Umlauf-Umschaltventil 25 und dem Hochdruckspeicher 26 einen hydraulischen Ölumlauf bildet.
Es muß vermerkt werden, daß das Umlauf-Umschaltventil 25 notwendig ist, um vom Pumpbetrieb auf den Motorbetrieb umzuschalten, wobei die Ansaug-/Abgabeöffnung der Pumpe/des Motors 14 unverändert bleibt, was aber durch ein Umlauf-Absperrventil ersetzt werden kann, wenn die Pumpe/der Motor 14 dem Typ nach umkehrbar ist. Dieses Umlauf-Umschaltventil oder Umlauf-Absperrventil kann allgemein ein Umlaufventil genannt werden.
Es wird auf den Umschaltvorgang der Rohrleitungen durch das Umlauf-Umschaltventil 25 Bezug genommen; wenn keiner der Elektromagnete 25a oder 25b erregt ist, nimmt das Ventil 25 die Position ein, die in der mittleren Position in Fig. 1B gezeigt ist, unter den drei Ventilpositionen für die Isolierung zwischen den vier Rohrleitungen 20, 21, 23 und 24.
Um die Bremsenergie rückzugewinnen, wird der Elektromagnet 25a erregt, um die Ventilposition auf die Seite des Elektromagneten 25a umzuschalten. Dann kann der Niederdruckspeicher 27 mit der Saugöffnung 14a der Pumpe/des Motors 14 durch die Rohrleitungen 24, 20 angeschlossen werden, und der Hochdruckspeicher 26 kann an die Abgabeöffnung 14b der Pumpe/des Motors 14 durch die Rohrleitungen 23, 21 angeschlossen werden. Dementsprechend wird das Arbeitsöl, das im Niederdruckspeicher 27 gespeichert ist, durch die Pumpe/den Motor 14, die bzw. der als Pumpe arbeitet und angetrieben ist durch die Bremsenergie, gepumpt und wird in den Hochdruckspeicher 26 eingespeichert.
Um im Gegensatz hierzu die Pumpe/den Motor 14 als Motor zu betreiben, wird der Elektromagnet 25b des Umlauf-Umschaltventils 25 erregt, um das Ventil auf die Position auf der Seite des Elektromagneten 25b umzuschalten. Dann kann der Niederdruckspeicher 27 mit der Abgabeöffnung 14b der Pumpe/des Motors 14 durch die Rohrleitungen 24, 21 verbunden werden, und der Hochdruckspeicher 26 kann mit der Saugöffnung 14a der Pumpe/des Motors 14 durch die Rohrleitungen 23, 20 verbunden werden. Infolgedessen läuft das Arbeitsöl, das im Hochdruckspeicher 26 gespeichert ist, durch die Rohrleitungen 23, 21, um die Pumpe/den Motor 14 als Motor zu drehen, und läuft dann durch die Rohrleitungen 20, 24, um den Niederdruckspeicher 27 zu erreichen, um hierin gespeichert zu werden.
Das Bremssystem mit Energierückgewinnung in Fig. 1B umfaßt ferner: einen Ablauftank 28 und ein Filter 29 für das Arbeitsöl; eine Nachfüllpumpe 30 für das Arbeitsöl, die vom Antriebsmotor 1 getrieben ist; elektromagnetische Ventile 31 und 32, die an der Nachfüll-Rohrleitung 22 vorgesehen sind, um das Arbeitsöl, das zum Ablauftank vom hydraulischen Ölumlauf zurückgeführt wurde, dem hydraulischen Ölumlauf zuzuführen, und den Steueröldruck durch die Steuerrohrleitung 15 der Pumpe/dem Motor 14 zuzuführen.
Ferner sind vorgesehen: ein direkt gekoppelter Kühlrelaisschalter 33; ein Kühlwasser-Temperaturfühler 34 für den Antriebsmotor 1; ein Drehzahlfühler 35 für den Antriebsmotor 1; ein Drehzahlfühler 36 für die Eingangswelle; ein Kupplungshubfühler 37 für das Getriebe 5; ein Gangschaltpositionsfühler 38; ein Gangschalthubfühler 39; ein Fahrzeuggeschwindigkeitsfühler 40 als Fahrzeuggeschwindigkeits-Meßeinrichtung; ein Öltemperaturfühler 41 für das Getriebe 5; ein Auspuff-Bremssteuerventil 42; ein Zylinder 43 zum Antreiben eines Auspuff-Bremsventils (nicht gezeigt); eine Luftrohrleitung 44 zum Zuführen von Luftdruck zum Zylinder 43 durch das Auspuff-Bremssteuerventil 42; und Grenzschalter 45 und 46, die im Ablauftank 28 vorgesehen sind, um die Ablaufmenge zu ermitteln; ein Druckfühler 47 zum Messen des Drucks des Arbeitsöls, das im Hochdruckspeicher 26 gespeichert ist. Es muß vermerkt werden, daß der Gangschaltpositionsfühler 38 und der Gangschalthubfühler 39 die Gangschaltpositions-Meßeinrichtung bilden.
Schließlich sind vorgesehen: ein Handhebel 48 zum Betätigen der Auspuffbremsung; ein Fahrersitz 49; ein außerhalb des Fahrersitzes angeordneter Meßschalter 50 zum Ermitteln, ob der Fahrer den Fahrersitz 49 verlassen hat oder nicht; ein Parkbremshebel 51; ein Parkbremsschalter 52; ein Hauptschalter 53 für das Bremssystem mit Energierückgewinnung; das Gaspedal 54; ein Leerlaufpositions-Ermittlungsschalter 55; ein Gaspedalpositionsfühler 56; ein Bremspedal 57, ein Bremspedal-Rückführpositions-Ermittlungsschalter 58 (nachfolgend einfach als "Bremspedalschalter" bezeichnet); ein Bremspedalpositionsfühler 59, der auch als Bremspedalschalter dienen kann; ein Gangschaltwählhebel 60; ein Schalter 61 für die Einrichtung zum Unterstützen des Anfahrens am Berg (nachfolgend als HSA bezeichnet); ein Leerlauf-Steuerschalter 62; eine Anzeigeeinrichtungsgruppe 63; ein Türschalter 65; ein Schlüsselschalter 66; eine Bremsluftrohrleitung 67; ein Bremslufttank 68; ein Bremsluftdruckfühler 69; ein elektromagnetisches proportionales Drucksteuerventil 70; Luftdruckschalter 71 und 73; ein Ventil 72 für die Einrichtung zum Unterstützen des Anfahrens am Berg; ein Luft-Hauptzylinder 74; und eine Steuereinheit 64 (nachfolgend als C/U bezeichnet) als Steuereinrichtung zum Steuern der Pumpe/des Motors 14 und der oben vermerkten, verschiedenartigen Betätigungseinrichtungen auf der Grundlage der Ausgänge aus den oben vermerkten Meßfühlern und Schaltern zum Rückgewinnen der Bremsenergie Es muß vermerkt werden, daß die Steuereinheit 64 einen Speicher (nicht gezeigt) umfaßt, um Programme, Auftragungen und Merker zu speichern, die noch erwähnt werden.
Fig. 3 zeigt ein Gesamtprogramm-Flußdiagramm, das durch die Steuereinheit 64 gespeichert und ausgeführt ist, die in Fig. 1 gezeigt ist, wobei auf dessen Grundlage die Wirkungsweise des in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels beschrieben wird.
Wenn man das Programm startet, dann führt die Steuereinheit 64 eine Initialisierungs-Nebenroutine durch, in der alle Ausgänge zurückgestellt werden und ein Zugriffspeicher (nicht gezeigt), der hierin enthalten ist, auch zurückgestellt wird (Fig. 3, Schritt S1).
Nach der Ausführung der Initialisierung wird eine Subroutine zum Ablesen der Signale aus den oben vermerkten Schaltern 33, 45, 46, 50, 52, 53, 55, 58, 61, 62, 65, 66, 71 und 73 sowie des Meßfühlers 38 ausgeführt (Schritt S2), und dann wird eine Verarbeitungs-Subroutine für das Rotationssignal (den Impuls), das von den Fühlern 35, 36 und 40 abgelesen wird, ausgeführt, um die Motordrehzahl, die Eingangswellendrehzahl und die Fahrzeuggeschwindigkeit zu errechnen (Schritt S3). Diese Schritte erzeugen Merker FL-SPEED entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit, wie in Fig. 13 gezeigt, was später noch beschrieben wird.
Dann wird eine Verarbeitungs-Subroutine für Analogsignale, die aus den Meßfühlern 2, 34, 37, 39, 41, 47, 56, 59, 69 abgelesen wird, ausgeführt, um in digitaler Form die Motorlast, den Kupplungshub, den Schalthub, die Öltemperatur, den Öldruck, die Gaspedalposition, die Bremspedalposition und den Bremsluftdruck zu bestimmen (Schritt S4).
Daten, die durch die Ablesevorgänge und durch die Verarbeitung dieser Signale erhalten wurden, werden bei jeder Verarbeitungsperiode der Steuereinheit auf Stand gebracht. Es werden auch Merker (nachfolgend erwähnt) auf der Grundlage der Signale gesetzt, wie sie in diesen Subroutinen abgelesen und verarbeitet wurden.
Es wird als nächstes geprüft, ob der Schlüsselschalter 66 an ist oder nicht (Schritt S5), und wenn er ausgeschaltet ist, dann wird eine Gesamt-Steuer-Abbrech-Subroutine ausgeführt (Schritt S6). Diese Subroutine stoppt die gesamte Kontrolle durch Unterbrechung des elektrischen Stroms der Steuereinheit 64 mit dem Betätigungsrelais (nicht gezeigt), das im Schritt S7 ausgeschaltet wird, nachdem das hydraulische Ölsystem gänzlich seinen sicheren Zustand erreicht hat, zugunsten der Sicherheit, selbst wenn der Schlüsselschalter 66 im Anhalte- oder Laufbetrieb ausgeschaltet wird.
Wenn es sich im Schritt S5 herausgestellt hat, daß der Schlüsselschalter 66 an ist, dann wird überprüft, ob der Hauptschalter 53 des Bremssystems mit Energierückgewinnung an ist (Schritt S8), und wenn er aus ist, dann wird eine herkömmliche Bremssteuerbetriebs-Subroutine durchgeführt, wie sie unten erwähnt ist (Schritt S22), während dann, wenn er an ist, die Steuerung fortgesetzt wird aufgrund der Annahme, daß der Fahrer beabsichtigt, den Betrieb des Bremssystems mit Energierückgewinnung auszuführen.
Bevor man jedoch auf den Schritt S22 übergeht, überprüft die Steuereinheit 64, ob der Fahrer die Parkbremse betätigt oder nicht (Schritt S9), und wenn nicht, wenn nämlich der Parkbremsschalter 52a (P/B1) ausgeschaltet ist, dann geht das Programm auf den herkömmlichen Bremssteuerbetrieb (Schritt S22) über, wo es verboten ist, daß das Bremssystem mit Energierückgewinnung benutzt wird. Dies liegt daran, daß das Fahrzeug in dem Zustand, in dem der Parkbremshebel 51 betätigt ist, nicht gestartet werden sollte, selbst wenn das Gaspedal 54 achtlos vom Fuß bedient wird.
Es wird andererseits überprüft, ob ein anderer Parkbremsschalter 52b an ist oder nicht, um die Übertragung des Ausgangsdrehmoments der Pumpe/des Motors 14 auf die Fahrzeugräder 11 zu bestimmen, etwa im Fahrbetrieb mit wirksamer Parkbremse beim Anfahrtbetrieb am Berg usw. (Schritt S10).
Es muß vermerkt werden, daß der Parkbremsschalter 52b (P/B2) nur angeschaltet wird, wenn der Knopf 51a des Parkbremshebels 51 niedergedrückt ist, wie in Fig. 12 gezeigt. Der Zustand nämlich, daß der Knopf 51a niedergedrückt ist, zeigt die Absicht an, die Parkbremse zu lösen, so daß das Bremssystem mit Energierückgewinnung betreibbar sein sollte, selbst wenn der Parkbremshebel 51 von der Hand betätigt wird, wobei der Parkbremsschalter 52a an ist.
Als nächstes prüft die Steuereinheit 64 die gewählte Gangschaltposition mittels des Gangschaltpositionsfühlers 38 und des Gangschalthubfühlers 39 (Schritt S11), wobei dann, wenn die Gangschaltposition N (neutral) oder R (rückwärts) anzeigt, das Programm auf die Subroutine des herkömmlichen Brenssteuerbetriebs (Schritt S22) ohne die Steuerbetätigung des Bremssystems mit Energierückgewinnung übergeht, während dann, wenn die Gangschaltposition den 1. bis 5. Gang angibt, das Bremssystem mit Energierückgewinnung benutzbar ist, so daß das Programm mit dem Steuerbetrieb des Bremssystems mit Energierückgewinnung fortfährt.
Es wird dann aus dem Ausgang des Fahrzeuggeschwindigkeitsfühlers 40 überprüft, ob das Fahrzeug angehalten hat oder nicht (Schritt S12), und dann, wenn es fährt, geht das Programm über auf den Schritt S14, um zu überprüfen, ob die vorliegende Fahrzeuggeschwindigkeit die zulässige Drehzahl der Pumpe/des Motors 14 überschreitet oder nicht. Diese zulässige Drehzahl kann ersetzt werden durch eine Fahrzeuggeschwindigkeit, wenn die Übersetzungsverhältnisse der Leistungsentnahmeeinheit 8 und der Achse 10 festliegen, weil die Pumpe/der Motor 14 an die Räder über die elektromagnetische Kupplung 13, die Leistungsentnahmewelle 12, die Leistungsentnahmeeinheit 8, die Antriebswelle 9 und die Achse 10 angeschlossen ist. Deshalb wird die zulässige Geschwindigkeit des Bremssystems mit Energierückgewinnung als beispielsweise 50 km/h angesehen, und zwar auf der Grundlage der Multiplikation der zulässigen Drehzahl von Pumpe/Motor 14 mit dem Übersetzungsverhältnis sowie der Umfangslänge der Räder.
Im Schritt S14 fährt, wenn es sich herausgestellt hat, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger ist als 50 km/h, oder innerhalb der zulässigen Geschwindigkeit von Pumpe/Motor 14 liegt, der Steuerbetrieb des Bremssystems mit der Energierückgewinnung fort, während dann, wenn sich herausgestellt hat, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit die zulässige Geschwindigkeit überschreitet, die Subroutine des herkömmlichen Bremssteuerbetriebs im Schritt S22 ausgeführt wird. Es muß vermerkt werden, daß jedesmal dann, wenn diese Subroutine (Schritt S22) ausgeführt wird, der Bit 2 des Merkers FL-RBS in Fig. 13 auf "1" festgesetzt wird.
Im Schritt S12 wird, wenn sich herausgestellt hat, daß das Fahrzeug angehalten hat, eine Start-Verhinderungs-Subroutine ausgeführt werden (Schritt S13). Diese Subroutine ist auf den Fall beschränkt, wo das Fahrzeug ein Omnibus ist, und hindert den hydraulischen Ölumlauf daran, zu arbeiten, wenn der Bus seine Tür öffnet. Sie wird nämlich so ausgeführt, um zugunsten der Sicherheit der Fahrgäste das Fahrzeug am Starten zu hindern, wobei man davon ausgeht, daß die Fahrgäste ein- und aussteigen, während die Tür offen ist, selbst wenn das Gaspedal unbeabsichtigt mit dem Fuß betätigt wird.
Als nächstes überprüft die Steuereinheit 64 die Bremspedalbetätigung des Fahrers (Schritt S15) und die Gaspedalbetätigung aufeinanderfolgend (Schritt S16), wobei das das jeweilige Pedal anzeigende Signal in der analogen Signal-Verarbeitungs-Subroutine im Schritt S4 verarbeitet wurde. Der Grund, warum der Überprüfungsschritt des Bremsvorganges Priorität hat gegenüber dem der Beschleunigung, ist der, daß der Bremsbetrieb aus Gründen der Sicherheit des Fahrzeuges bei gleichzeitiger Betätigung des Bremspedals 57 und des Gaspedals 54 Vorrang haben sollte.
Wenn es sich im Schritt S15 herausgestellt hat, daß das Bremspedal 57 vom Fuß betätigt wurde, dann wird eine Subroutine für den Energie-Rückgewinnungsbetrieb, die in Fig. 4 gezeigt ist, ausgeführt (Schritt S17).
In dieser Subroutine wird als erstes das Bit 0 (BRK1) des Merkers FL-PEDAL, der in Fig. 15 gezeigt ist, überprüft (Fig. 4, Schritt S171). Dieser Merker BRK1 muß gesetzt werden, wenn die Subroutine für den Energie-Rückgewinnungsbetrieb (Schritt S17) das erste Mal im Programm in der Fig. 3 ausgeführt wird, und ist zurückzustellen, wenn die ersten Schritte der herkömmlichen Bremssteuer-Subroutine (Schritt S22) und der Energie-Rückgewinnungs-Steuerungs-Subroutine (Schritt S20) jeweils ausgeführt werden. Da er somit 0 ist, wenn die Bremse das erste Mal benutzt wird, wird ein Merker (FL-SPEED, siehe Fig. 13) dann hinsichtlich der Fahrzeuggeschwindigkeit überprüft (Schritt S172).
Bei langsamer Fahrzeuggeschwindigkeit (beispielsweise unter 10 km/h), wie bei solchen Gelegenheiten wie einem Stau, wo häufig eine Bremsung durchgeführt wird, werden die hydraulischen Steuervorgänge entsprechend häufig, so daß zum Verringern der Häufigkeit der Benutzung des hydraulischen Systems, wenn irgendeiner der Bits 0, 1, 2 des Geschwindigkeitsmerkers FL-SPEED "1" ist, die herkömmliche Subroutine des Bremssteuerbetriebs ausgeführt wird (Schritt S173). Diese Subroutine ist dieselbe wie die Subroutine des Schritts S22 im Hauptprogramm.
Wenn die Fahrzeuggeschwindigkeit beispielsweise 10 km/h überschreitet, d.h. irgendeiner der Bits 0, 1, 2 ist "0", dann wird ein Bremskraft-Rückgewinnungsschritt entsprechend der Bremsdrehmomentauftragung ausgeführt, die in Fig. 8 gezeigt ist (Schritt S174), worin das Bremsdrehmoment, das der Fahrer beabsichtigt, zu erzeugen, aus der Position des Bremspedales 57 ermittelt wird und im Speicher der Steuereinheit 64 gespeichert wird.
Es wird nun auf die Bremsmomentauftragung Bezug genommen, die in Fig. 8 gezeigt ist; diese Auftragung ist im Speicher in der Steuereinheit 64 auf der Grundlage der Zuordnung zwischen der Lage des Bremspedals 57 für etwa eine Luftbremse oder eine Luft-Ölbremse und dem gesamten Bremsdrehmoment für Vorder- und Hinterräder für ein Fahrzeug gespeichert. Deshalb wird in dieser Auftragung die Betätigung des Pedals durch den Fuß im Bremssystem mit Energierückgewinnung so festgesetzt, daß sie äquivalent ist der tatsächlichen Betätigung der Luftbremse durch den Fuß, oder der Luft-Ölbremse usw. in der Bremswirkung im Hinblick darauf, wie sich die Pedalbetätigung anfühlt, im Hinblick auf das, was die Fahrgäste erfahren, und im Hinblick auf die Sicherheit.
In Fig. 8 ist der anfängliche Zustand (beispielsweise 0 bis 3,5º) der Fußposition des Bremspedals 57 als Bremsspiel angesehen, wo die Ausgangsspannung des Bremspedal-Lagefühlers 59, der am Bremspedal 57 angebracht ist, vorher durch den Bremspedalschalter 58 auf "0" eingestellt wurde. Beim Überschreiten dieses anfänglichen Zustands (beispielsweise 3,5º) wird der obige Schalter 58 angeschaltet, wobei der Fühler 5 eine Ausgangsspannung liefert, die proportional ist zur Pedalstellung. Deshalb kann die Stellung des Bremspedals 57 aus dem Ausgang des Fühlers 59 ermittelt werden.
Der Abschnitt nach dem anfänglichen Zustand der Position des Bremspedals 57 entspricht einem Bremskraft-Steuerabschnitt (beispielsweise 3,5º bis 16º), wo die Pumpe/der Motor 14 bei Verstellung gesteuert wird. Das Bremsdrehmoment T, das der Position des Bremspedals 57 entspricht, wird aus der Auftragung bestimmt.
Der Abschnitt (beispielsweise 16º bis 25º), der den Bremskraft-Steuerabschnitt überschreitet, entspricht dem Notbremsbetrieb, wo das elektromagnetische, proportionale Luftdruck-Steuerventil 70 gewaltsam von einem Koppelmechanismus (nicht gezeigt) niedergedrückt wird, der mit dem Bremspedal 57 verbunden ist, um den Drucklufttank 68 mit einem Bremskrafterzeuger zu verbinden, beispielsweise dem Luft-Hauptzylinder 74 einer Luft-Ölbremse, der auf der Grundlage von Druckluft die maximale Bremskraft erzeugt. Zu diesem Zeitpunkt ist der hydraulische Ölumlauf ausgeschlossen, weil es möglich ist, daß das Fahrzeug einen unstabilen Zustand aufweist.
In Fig. 4 geht das Programm weiter zum Schritt S174, wenn das Bremspedal vom Fuß das erste Mal (Merker BRK1=0) betätigt wird und es sich im Schritt S172 herausgestellt hat, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit eine vorbestimmte niedrige Geschwindigkeit (beispielsweise 10 km/h) überschreitet, oder wenn das Bremspedal ständig betätigt wird (Merker BRK1=1) und es sich im Schritt S175 herausgestellt hat, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit eine sehr geringe Geschwindigkeit (beispielsweise 2 km/h) überschreitet.
Dies liegt daran, daß, obwohl Energie, soweit sie zurückgewonnen wurde, gering für die Steuervorgänge des hydraulischen Umlaufs in einem so geringen Fahrzeuggeschwindigkeitsbereich, wie unter 10 km/h, im anfänglichen Zustand (Merker BRK1=0) ist, es dann, nachdem die hydraulische Bremsung erst einmal von der Pumpe/dem Motor 14 bewirkt wurde (Merker BRK1=1), bis zu einer so sehr geringen Geschwindigkeit (2 km/h) fortgesetzt werden sollte, über der die Pumpe/der Motor 14 sich noch stabil drehen kann, um soviel Verzögerungsenergie wie möglich rückzugewinnen.
Wenn sich im Schritt S175 herausgestellt hat, daß die Fahrzeuggeschwindigkeit niedriger wird als die sehr geringe Geschwindigkeit (2 km/h), dann wird die Subroutine für den herkömmlichen Bremssteuerbetrieb ausgeführt (Schritt S176), indem man die Luftdruckbremse oder die Luft-Ölbremse benutzt. Diese Subroutine ist dieselbe wie die im Schritt S22 des Hauptprogramms.
Nachdem die Subroutine für den Energie-Rückgewinnungsbetrieb somit ausgeführt wurde, führt die Steuereinheit 64 eine äquivalente (Ersatz-)Subroutine für den Bremsbetrieb durch, die in Fig. 5 (Fig. 3, Schritt S18) gezeigt ist. Diese Subroutine dient zum Erzeugen einer Bremskraft, die äquivalent ist der Auspuffbremskraft oder der Motorbremskraft.
Die Auspuffbremsung ist eine Hilfsbremsung, die ausgelöst wird vom Handhebel 48 (oder Schalter), der am Fahrersitz vorgesehen ist, ohne daß man das Bremspedal 57 betätigt, und die Motorbremsung ist ebenfalls eine Hilfsbremsung zum Erzeugen von Bremskraft als Motorlast.
Das Bremssystem mit Energierückgewinnung gemäß dieser Erfindung führt nämlich eine Ersatzsteuerung der beiden Bremsarten durch, wie oben vermerkt, indem es den Motor auskuppelt (siehe Schritt S242 in Fig. 7) von dem Antriebsstrang der Räder 11, um möglichst viel kinetische Energie rückzugewinnen, die das Fahrzeug beim Energie-Rückgewinnungsbetrieb hat.
Im Schritt S181 in Fig. 5 wird überprüft, ob die hydraulische Bremsung das erste Mal bewirkt wird oder bewirkt wird wie beim Schritt S171 in Fig. 4, auf der Grundlage des Bits 0 (BRK1) des Merkers FL-PEDAL. Da die Merker in den Schritten S181 und S171 dieselben sind, wenn der hydraulische Bremsvorgang in einer der Subroutinen S17 oder S18 begonnen wurde, wird das Programm weitergehen auf den Schritt S175 oder S183 in der entsprechenden Betriebsart des Schritts S17 oder S18, wo eine ständige Bremssteuerung durchgeführt wird. Im Schritt S182 wie beim Schritt S172 wird die hydraulische Bremssteuerung unterhalb eines Bereichs langsamer Geschwindigkeit, wo die Fahrzeuggeschwindigkeit kleiner ist als 10 km/h, d.h. irgendeiner der Bits 0 bis 2 des Merkers FL-SPEED ist "1", nicht begonnen. Andererseits wird im Schritt S183 wie beim Schritt S175, nachdem die Bremssteuerung mittels der Pumpe/des Motors 14 erst einmal in Gang gesetzt wurde (Merker BRK1=1), die hydraulische Bremssteuerung fortgesetzt, solange die Fahrzeuggeschwindigkeit über der sehr geringen Geschwindigkeit (beispielsweise 2 km/h) liegt (der Bit 0 oder 1 des Merkers FL-SPEED=0).
Dann wird überprüft, ob der Handhebel 48, der ein Schalter sein kann, am Fahrersitz an ist oder nicht (Fig. 5, Schritt S184), und wenn er an ist, wird ein Bremsdrehmoment, das äquivalent ist zu dem bei der Auspuffbremsung, einer Auftragung entnommen (Schritt S185).
Fig. 9A zeigt die Auftragung des der Auspuffbremse äquivalenten Drehmoments in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Da diese Auftragung das Bremsdrehmoment anzeigt, das vom Motor 1 erzeugt wird, muß zum Erzeugen des Bremsdrehmoments an den Rädern 11, wie in Fig. 9B gezeigt, dieses Bremsdrehmoment im Speicher der Steuereinheit 64 als Nettowert gespeichert werden, der erhalten wird durch die Multiplikation der vorliegenden Gangschaltstellung mit dem Übersetzungsverhältnis des endgültigen Ganges in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit.
Ourch die Wiedergewinnung des der Auspuffbremse äquivalenten Drehmoments wird ein Ersatzdrehmoment vorgegeben, das der tatsächlichen Auspuffbremsung entspricht, für Fahrer, die die Auspuffbremsung gewohnt sind.
Wenn sich andererseits im Schritt S184 herausgestellt hat, daß der Handhebel 75 aus ist, dann wird das Bremsdrehmoment, das äquivalent ist zu dem bei der tatsächlichen Motorbremsung, aus der Auftragung entnommen, die in Fig. 10A gezeigt ist (Schritt S186).
Fig. 10A zeigt die Auftragung des der Motorbremsung äquivalenten Drehmoments in Abhängigkeit von der Motordrehzahl. Da diese Aufzeichnung das vom Antriebsmotor 1 erzeugte Bremsdrehmoment bezeichnet, wird zum Erzeugen des Bremsdrehmoments an den Rädern 11, wie in Fig. 10B gezeigt, dieses Bremsdrehmoment im Speicher der Steuereinheit 64 als Nettowert gespeichert, der durch die Multiplikation der vorliegenden Gangschaltposition mit dem Übersetzungsverhältnis des endgültigen Gangs in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit erhalten wird.
Wie in Fig. 3 zu sehen ist, geht das Programm im Schritt S18 von der Subroutine im Schritt S17 aus über auf die obige Subroutine für die äquivalente Bremsung, wenn das Bremspedal 57 vom Fuß betätigt wird, oder im Schritt S16 von der Subroutine aus, wenn das Gaspedal 54 nicht betätigt wird, d.h. das Gaspedal entsprechend in der Leerlaufposition angeordnet ist.
Diese Subroutine für den äquivalenten Bremsbetrieb (Schritt S18) hat nichts mit den Bremspedalbetätigungen wie im Schritt S17 zu tun, wegen des Ersatzbetriebes der Hilfsbremsung, die vom Antriebsmotor erzeugt ist.
Bei entweder der Auspuffbremsung oder der Motorbremsung wird nämlich die Ersatzkraft unter Steuerung des Ausgangs des Handhebels 48 erzeugt, soweit nicht das Gaspedal 54 betätigt wird. Wenn, in anderen Worten, das Fahrzeug mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit fährt (beispielsweise 10 km/h oder 2 km/h, wie in den Fig. 4 und 5 gezeigt) oder mehr, wird selbst dann, wenn eine Bremskraft bestimmt und erzeugt wird durch die Schritte S21 und die folgenden entsprechend der Position des Bremspedals im Schritt S174, das Bremsdrehmoment, das äquivalent ist zur Auspuffbremsung oder Motorbremsung, noch weiter bestimmt und zusätzlich erzeugt.
Natürlich wird dann, wenn das Fahrzeug sich in seinem Leerlaufzustand befindet, das Programm zu dieser Subroutine für das äquivalente Bremsmoment vom Schritt S16 aus übergehen, ohne die Subroutine im Schritt S17 zu durchlaufen.
Es führt die Steuereinheit 64 dann eine Pumpenberechnungs- Subroutine durch, die die Kapazität der Pumpe/des Motors 14 bestimmt, die erforderlich ist, um das Bremsdrehmoment zu erzeugen, das in der Subroutine in den Schritten S17, S18 gewonnen wurde, entsprechend dem inneren Druck des hydraulischen Umlaufs (Schritt S19, Fig. 3).
Diese Subroutine integriert das erforderliche Gesamt-Bremsmoment; welches die Pumpe/der Motor 14 bei jedem der Bremsbetriebe benötigt, die in den Schritten S17, S18 gewonnen werden.
Als nächstes wird die Kapazität VP der Pumpe/des Motors 14 entsprechend der folgenden theoretischen Gleichung (1) durch Benutzung des Drehmoments T für die Pumpe/den Motor 14 bestimmt, das erhalten wird aus dem erforderlichen Gesamt- Bremsmoment, geteilt durch das Übersetzungsverhältnis des letztlichen Ganges und die Leistungsentnahmeeinheit.
VP = 200 π T / P (1),
wobei P: innerer Öldruck des hydraulischen Umlaufes, ermittelt durch Druckfühler 47 (kg/cm²),
VP: Kapazität der Pumpe/des Motors (cm³),
T: erforderliches Bremsmoment (kg/m).
Da jedoch diese Berechnung kompliziert ist, wird die Aufzeichnung des oben vermerkten Öldrucks, Drehmoments und der Kapazität, wie in Fig. 11 gezeigt, durch Benutzung der Gleichung (1) vorbereitet, um die erforderliche Kapazität VP aus dem Öldruck P und dem erforderlichen Bremsmoment T zu erhalten.
Diese Erfindung kann die Pumpe/den Motor 14 mit Taumelwelle oder Taumelscheibe benutzen, so daß die Kapazität VP dadurch gesteuert wird, daß man den Verstellwinkel (Neigungswinkel) der Taumelwelle (Taumelscheibe) ändert.
Es wird auf den Schritt S16 des Hauptprogramms in Fig. 3 zurückgegangen; wenn das Gaspedal 54 durch den Fuß betätigt wird, dann führt die Steuereinheit 64 eine Subroutine für den Energie-Rückgewinnungsbetrieb durch, worin die Verzögerungsenergie, die im Hochdruckspeicher 26 gespeichert ist, für die Fahrzeugfahrt benutzt wird (Fig. 3, Schritt S20).
In dieser Subroutine wird die Position des Gaspedals 54 vom Fühler 56 in jeder Gangschaltposition ermittelt, um ein entsprechendes erforderliches Drehmoment zu bestimmen, und der Verstellwinkel (Kapazität) der Pumpe/des Motors 14 wird aus diesem Drehmoment und dem gegenwärtigen, gespeicherten Druck des hydraulischen Umlaufes bestimmt.
Es muß in dieser Subroutine vermerkt werden, daß dann, wenn der gespeicherte Druck des hydraulischen Umlaufes unzulänglich ist für das erforderliche Fahrdrehmoment gemäß der Gaspedalstellung, die Steuereinheit 64 den Antriebsmotor einkuppelt, um das entsprechende fehlende Drehmoment auszugleichen.
Dann führt das Hauptprogramm die Subroutine des herkömmlichen Bremssteuerbetriebs, wie oben vermerkt, des Schrittes S22 aus, worin lediglich die Luftbremsung oder die Luft-Ölbremsung ohne hydraulischen Druck bewirkt wird.
Wie in Fig. 6 beschrieben, wird bei dieser Subroutine das entsprechende erforderliche Bremsmoment aus der Auftragung in Fig. 8 auf der Grundlage des Bremspedals 57 (Fig. 6, Schritt S221) entnommen. Diese Aufzeichnung bezeichnet eine charakteristische Entladungskurve wie bei herkömmlichen Fahrzeugen mit Luftbremse (oder Fahrzeugen mit Luft-Ölbremse), so daß das somit erhaltene Bremsmoment dem Entladedruck des elektromagnetischen proportionalen Luftdruck-Steuerventils 70 entspricht, der dem Luft-Hauptzylinder 74 im Fall beispielsweise einer Luft-Ölbremse zugeführt wird. Es muß vermerkt werden, daß dann, wenn das Programm auf diese Subroutine von den Schritten S8, S10, S11 und S14 in Fig. 3 her übergeht, die Position des Bremspedals 57 vorgegeben sein sollte, um das Bremsdrehmoment zu bestimmen, d.h. den Entladedruck.
Als nächstes wird auf der Grundlage des Entladedrucks, der im Schritt S221 erhalten wurde, das Steuerventil 70 betrieben (Schritt S222), und um angesichts dieser Subroutine, die sich nur mit Luftdruck befaßt, die hydraulische Schaltung auszuschalten, wird der Verstellwinkel der Pumpe/des Motors 14 auf "0" eingestellt (Schritt S223), und das Umlauf- Schaltventil 25 sowie die elektromagnetische Kupplung 13 werden ausgeschaltet (Schritt S224), wobei das Programm auf Fig. 3 zurückkehrt.
Nach den obigen verschiedenartigen Steuerungen führt die Steuereinheit 64 eine Ölinhalt-Steuer-Subroutine (Fig. 3, Schritt S21) durch. In dieser Subroutine wird überprüft, ob eine Ölnachfüllung erforderlich ist oder nicht, in Abhängigkeit davon, ob der Ölinhalt-Ermittlungsgrenzschalter 45 an oder aus ist, um Betriebsanforderungen für das elektromagnetische Ventil 31, 32 zu erzeugen.
Die Steuereinheit 64 liest, wie in einer an sich bekannten, offengelegten japanischen Patentanmeldung Nr. 60-11769, auch ein Fahrzeug-Geschwindigkeitssignal vom Fahrzeug-Geschwindigkeitsfühler 54, ein Beschleunigungssignal, das der Fußstellung des Gaspedals 54 entspricht, aus dem Beschleunigungs-Öffnungsfühler 56 sowie ein Auswählsignal (Matrixsignal) von einem Gangwählhebel 54 ab und wählt eine optimale Getriebeposition des Getriebes 5 auf der Grundlage der Auftragung, die in Fig. 16 gezeigt ist und die entsprechend der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Position des Gaspedals 54 vorbereitet wurde (Fig. 3, Schritte S23 und S24).
Dies wird dadurch bewirkt, daß man die Kupplungs-Betätigungseinrichtung 7 und die Gangschalt-Betätigungseinrichtung 6 so betreibt, daß die Antriebsmotorkupplung (nicht gezeigt) ausgekuppelt wird, indem man den Gang des Getriebes 5 neutralisiert, den Gang auswählt und schaltet, um die Antriebsmotorkupplung einzukuppeln, wobei die Gangschaltposition des Getriebes 5 automatisch auf eine geeignete in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Position des Gaspedals 54 hinaufgeschaltet/hinuntergeschaltet wird.
Durch die Bestimmung der verschiedenartigen Subroutinen, wie oben vermerkt, steuert die Steuereinheit 64 tatsächlich die verschiedenartigen Komponenten des Fahrzeugs.
Die Steuereinheit 64 kuppelt nämlich den Antriebsmotor 1 auf der Grundlage einer Bestimmungs-Subroutine für ein Kupplungs-Steuerverfahren aus, die in Fig. 7 gezeigt ist, wenn das Bit 3 des Merkers FL-RBS "1" ist (Fig. 7, Schritt S241), und zwar nur für die hydraulische Fahrt (Schritt S242). Das Bit 3 des Merkers FL-RBS ist, wie in Fig. 14 gezeigt, notwendigerweise im Energie-Rückgewinnungsbetrieb im Schritt S17 festgesetzt und ist in dem Fall festgesetzt, in dem das Fahrzeug nur mit hydraulischem Druck im Energie-Rückgewinnungsbetrieb im Schritt S20 fährt.
Es muß vermerkt werden, daß ein Fahrzeug mit automatisch gekuppeltem, automatischem Getriebe bereits zum Ein-/Auskuppeln der Antriebsmotorkupplung bekannt ist, während selbst ein Fahrzeug ohne automatische Kupplung benutzt werden kann, wobei lediglich die Antriebsmotorkupplung automatisch ein- /ausgekuppelt wird. Ferner wird im Fall eines Fahrzeugs mit Flüssigkeits-Automatikgetriebe das Auskuppeln des Motors in gleichartiger Weise bei auf neutral gesteuertem Gang bewirkt.
Nachfolgend führt in Übereinstimmung mit der Kapazität der Pumpe/des Motors 14, dem Herstellen oder Lösen des Anschlusses der elektromagnetischen Kupplung 13 und der Schaltposition des Umlauf-Schaltventils 25, die bereits beim oben erwähnten Energie-Rückgewinnungsbetrieb, regenerativen Betrieb, herkömmlichen Bremsbetrieb usw. bestimmt wurden, das Programm eine hydraulische Umlaufsteuer-Subroutine zum tatsächlichen Betreiben dieser Komponenten durch.
Diese hydraulische Umlaufsteuer-Subroutine steuert tatsächlich das Umlauf-Schaltventil 25, die Pumpe/den Motor 14 und die elektromagnetische Kupplung 13, die den hydraulischen Umlauf bilden, auf der Grundlage der oben vermerkten verschiedenartigen Beurteilungen und Berechnungsergebnisse.
Nach der hydraulischen Umlaufsteuerung (Schritt S25) führt das Programm eine Leerlauf-Steuer-Subroutine durch, in der die Steuereinheit 64 die Signale von dem direkt gekoppelten Kühlrelaisschalter 33 und dem Wassertemperaturfühler 34 abliest, um die Leerlaufdrehung während des Kühlens im Leerlaufbetrieb des Antriebsmotors 1 zu stabilisieren und um auch die Leerlaufdrehung im Antriebsbetrieb der Nachfüllpumpe 30 zu stabilisieren (Schritt S26).
Dann wird eine Zielposition des Schrittmotors 3 für die Treibstoffeinspritzung entsprechend dem Ausgangsdrehmoment des Antriebsmotors 1 festgesetzt, das im obigen Energie- Rückgewinnungsbetrieb etc. bestimmt ist, um eine Antriebsmotorsteuerungs-Subroutine durchzuführen (Schritt S27).
In diesem Fall wird der Antriebsmotor 1 im Leerlaufbetrieb gesteuert, wenn die Kapazität der Pumpe/des Motors 14, die im obigen Energie-Rückgewinnungsbetrieb usw. bestimmt wurde, niedriger ist als 250 cm³ (V< 250 cm³), während er zum Erzeugen eines notwendigen Ausgangs angesteuert wird, der aus der folgenden Gleichung (2) bestimmt ist, wenn V> 250 cm³.
Erforderliche Motorleistung = [(erforderlicher Getriebeausgang)
- (maximaler Ausgang von Pumpe/Motor)
x (Leistungsentnahme-Übersetzungsverhältnis)
/ (Getriebe-Übersetzungsverhältnis) (2)
Diese Antriebsmotor-Ausgangsleistung wird durch einen Treibstoff-Einspritzregler erhalten, der vom Schrittmotor nach der Umwandlung in die Position des Gaspedals angetrieben wird.
Nach den vorangehend erwähnten Steuerungen und Vorgängen wird eine Anzeigeeinrichtung-Steuer-Subroutine durchgeführt, die die Anzeigen für den hydraulischen Druck und die Leistungsquelle (Öldruck, Antriebsmotor) aufweist und die Anzeigen der Anzeigeeinrichtungen 63 steuert (Schritt S28).
Es wird auch eine Subroutine zum Steuern der Einrichtung zum Unterstützen des Anfahrens am Berg ausgeführt, die das Ventil 72 der Einrichtung zum Unterstützen des Anfahrens am Berg schließt, um den Bremszustand in dem Zustand auf rechtzuerhalten, in dem die Fahrzeuggeschwindigkeit beim Stillstand ist und das Bremspedal 57 betätigt wird, und die den Bremszustand unter der Bedingung löst, daß das Gaspedal 54 vom Fuß betätigt wird oder der Gangschalt-Wählhebel 60 auf neutral gestellt wird (Schritt S29).
Danach überprüft das Programm, ob die Zeit (Schritt S32) für die Ausführung von Selbstdiagnosen (Schritt S30) verstrichen ist oder nicht, und wenn die Zeit verstrichen ist, werden solche Selbstdiagnosen periodisch (beispielsweise 500 ms) ausgeführt (Schritt S31). Nach einer Wartezeit zum Festlegen der Verarbeitungszeit kehrt das Programm auf den Schritt S2 für die Wiederholung der obigen Verfahrensvorgänge zurück.
Es muß vermerkt werdend daß die obigen Subroutinen (Schritt S23 bis S31) bei der gegenwärtig bekannten Technik angewandt werden können.

Claims

1. Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug, mit:

a) einem hydraulischen Ölumlauf, der aus einem Hochdruckspeicher (26), einer Pumpe/einem Motor (14), einem Umlaufventil (25) und einem Niederdruckspeicher (27) gebildet ist;

b) einer Kupplung (13), die die Pumpe/den Motor (14) mit einer Leistungsentnahmeeinheit (8) verbindet oder von dieser trennt;

c) einer Einrichtung (38, 39), die die Schaltposition eines Getriebes (5) mißt;

d) einer Einrichtung (40), die die Fahrzeuggeschwindigkeit mißt;

e) einer Einrichtung (47), die den Innendruck (P) des genannten hydraulischen Kreises mißt; und

f) einer Steuereinrichtung (64), die den Antriebsmotor (1) des Wagens auskuppelt, den genannten hydraulischen Ölumlauf schließt, die Pumpenkapazität (V) steuert und die Pumpen/Motor-Leistungsentnahmeeinheit-Kupplung (13) in Abhängigkeit von einem geforderten Bremsdrehmoment einkuppelt, wodurch die Verzögerungsenergie des Fahrzeuges im genannten Hochdruckspeicher (26) gespeichert wird;

gekennzeichnet durch

g) eine von Hand betätigbare Einrichtung (48), die die Auspuff- und Motor-Bremsfunktion des Bremssystems mit Energierückgewinnung steuert; und

h) den Umstand, daß die Steuereinrichtung (64) die Pumpenkapazität (V) der genannten Pumpe/des genannten Motors (14) in Abhängigkeit von dem inneren Druck (P) bestimmt, indem sie das äquivalente Bremsdrehmoment (T) bestimmt, das der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Schaltstellung entspricht, wenn die genannte Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorbestimmten Wert überschreitet, wobei das genannte Drehmoment (T) äquivalent ist einem

h.1) Auspuff-Bremsmoment, wenn die genannte, von Hand betreibbare Einrichtung (48) betätigt wird, so daß das Bremssystem mit Energierückgewinnung so arbeitet, wie wenn eine Auspuffbremse arbeiten würde; und

h.2) einem Motor-Bremsmoment, wenn die genannte, von Hand betreibbare Einrichtung (48) nicht betätigt wird, so daß das genannte Bremssystem mit Energierückgewinnung so arbeitet, wie wenn eine Motorbremse arbeiten würde.

2. Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, worin die genannte Steuereinrichtung (64) in ihrem Inneren eine Auftragung vorher gespeicherter Fahrzeuggeschwindigkeitsdaten, Drehmomentdaten (T), die äquivalent der Auspuff- und/oder Motorbremse sind, und Innendruckdaten (P) umfaßt.

3. Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug nach Anspruch 1 oder 2, worin die genannte Steuereinrichtung (64) das genannte Umlaufventil (25) so umschaltet, daß das hydraulische Strömungsmittel im genannten hydraulischen Umlauf vom genannten Niederdruckspeicher (27) zum genannten Hochdruckspeicher (26) gepumpt wird.

4. Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die genannte Steuereinrichtung (64) eine Antriebsmotorkupplung (7) steuert, um den genannten Antriebsmotor (1) auszukuppeln.

5. Bremssystem mit Energierückgewinnung für ein Fahrzeug nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, worin die genannte vorbestimmte Fahrzeuggeschwindigkeit höher eingestellt wird, wenn die Steuereinrichtung (64) mit ihrer Arbeit beginnt, als dann, wenn die genannte steuereinrichtung (64) mit ihrer Arbeit fortfährt.