EP4638177A1 - Verfahren zum abbremsen eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum abbremsen eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs

Info

Publication number
EP4638177A1
EP4638177A1 EP23818400.6A EP23818400A EP4638177A1 EP 4638177 A1 EP4638177 A1 EP 4638177A1 EP 23818400 A EP23818400 A EP 23818400A EP 4638177 A1 EP4638177 A1 EP 4638177A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
braking
electric machine
drive train
electric drive
braking energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23818400.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Laszlo Boros
Simon Peter
Marcel Maier
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4638177A1 publication Critical patent/EP4638177A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0084—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to control modules
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2009—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed for braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L15/00—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles
    • B60L15/20—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed
    • B60L15/2054—Methods, circuits, or devices for controlling the traction-motor speed of electrically-propelled vehicles for control of the vehicle or its driving motor to achieve a desired performance, e.g. speed, torque, programmed variation of speed by controlling transmissions or clutches
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0038—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to sensors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0046—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to electric energy storage systems, e.g. batteries or capacitors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0023—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train
    • B60L3/0076—Detecting, eliminating, remedying or compensating for drive train abnormalities, e.g. failures within the drive train relating to braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L3/00—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption
    • B60L3/0092—Electric devices on electrically-propelled vehicles for safety purposes; Monitoring operating variables, e.g. speed, deceleration or energy consumption with use of redundant elements for safety purposes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/003—Dynamic electric braking by short circuiting the motor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/10—Dynamic electric regenerative braking
    • B60L7/14—Dynamic electric regenerative braking for vehicles propelled by AC motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/22—Dynamic electric resistor braking, combined with dynamic electric regenerative braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/24—Electrodynamic brake systems for vehicles in general with additional mechanical or electromagnetic braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L7/00—Electrodynamic brake systems for vehicles in general
    • B60L7/28—Eddy-current braking
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/54—Windings for different functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/12—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/10—Vehicle control parameters
    • B60L2240/36—Temperature of vehicle components or parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/421—Speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/42—Drive Train control parameters related to electric machines
    • B60L2240/423—Torque
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/50—Drive Train control parameters related to clutches
    • B60L2240/507—Operating parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/52—Drive Train control parameters related to converters
    • B60L2240/526—Operating parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2240/00—Control parameters of input or output; Target parameters
    • B60L2240/40—Drive Train control parameters
    • B60L2240/54—Drive Train control parameters related to batteries
    • B60L2240/545—Temperature
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2250/00—Driver interactions
    • B60L2250/16—Driver interactions by display
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/22—Standstill, e.g. zero speed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/26—Transition between different drive modes

Definitions

  • the invention relates to a method for braking an electrically driven vehicle with an electric drive train that comprises at least one electric machine, an inverter, a high-voltage traction battery, at least one on-board network, an eddy current brake and/or friction brakes.
  • the invention further relates to the use of the method in an electrically driven vehicle.
  • DE 10 2012 200 932 A1 relates to a device and a method for controlling an electric machine arranged in a vehicle.
  • the electric machine generates a torque acting on driven vehicle wheels.
  • the electric machine has a phase path that can be connected to an energy storage unit via a controllable inverter.
  • the inverter has a bridge circuit, wherein the phase path is assigned to two switch paths and can be connected to the energy storage unit in such a way that the phase path current direction is reversible.
  • a first detection unit for detecting a charging capability state of the energy storage unit and a second detection unit for detecting a vehicle operating state characterized by a wheel braking torque are present.
  • the inverter is controlled in such a way that when the vehicle operating state is present, the electric machine generates a braking torque acting on a driven wheel due to the phase path current, wherein, as long as the charging capability state is different from a predefined state, it is controlled with a first control pattern and the energy storage unit is charged by the phase path current, and as soon as the charging capability state corresponds to the predefined state, it is controlled with a second control pattern and the energy storage unit is not charged by the phase path current.
  • DE 10 2016 010 740 A1 relates to the operation of a drive train by means of a short-term active short circuit.
  • the electric drive train includes an electrical energy storage device, a converter and an electrical machine for driving a motor vehicle.
  • An electrical connection between the converter and the electrical energy storage device is separated and an active short circuit is initiated by short-circuiting a winding of the electrical machine and a current flow associated with the winding is determined.
  • the active short circuit of the winding is interrupted when the current flow associated with it passes through zero.
  • a battery management system for example a 12 V electrical system and a high-voltage electrical system, as well as communication components, is used to brake the electric vehicle.
  • the electric machine cannot be used to brake, so that in this case the friction brakes on the vehicle absorb all of the braking energy that occurs. This can also occur in error-free situations, for example if the temperature of the high-voltage battery is extremely low, if the battery is already overcharged or too hot, i.e.
  • a method for braking an electrically driven vehicle wherein the electrically driven vehicle has an electric drive train which comprises at least one electric machine, an inverter, a high-voltage traction battery, at least one on-board network, an eddy current brake and/or friction brakes, with the following method steps, individually or in combination with one another: a) feeding braking energy when braking the electrically driven vehicle into its electric drive train with the exception of the high-voltage traction battery, such that b) an active short circuit of the three phases of the electric machine is generated by means of the inverter and the braking energy is absorbed in the ohmic resistance of the windings and/or c) at high speeds of the electric machine, the braking energy is fed into an eddy current brake and/or friction brake and/or d) when a torque maximum of the electric machine is reached with an active short circuit (AKS), braking energy is fed into at least one slip-prone clutch in the electric drive train.
  • an active short circuit AWS
  • the solution proposed according to the invention can advantageously ensure that the braking energy generated when the electric vehicle is braking, which would be fed into the high-voltage traction battery in the event of recuperation, can now be absorbed in the components of the electric drive train and the inverter.
  • the absorption of braking energy can be promoted by the fact that the thermal mass of the components installed in the electric drive train is relatively high and at least one of the components installed there is often water-cooled.
  • the active short circuit of the three phases on the electrical machine is carried out permanently until the electrically driven Vehicle comes to a standstill or a timing or partial switching of the active short circuit is carried out according to process step b) in such a way that power loss is generated at switching elements.
  • a maximum torque of approximately 50% of a nominal torque is achieved at the operating point of the electrical machine.
  • the braking torque of the electric machine is increased again according to method step c) by obtaining the energy required to drive the eddy current brake in the generator mode of the electric machine.
  • the braking energy can be absorbed solely by the components already installed in the electric drive train.
  • the eddy current brake is coupled to the electric machine and is driven at its speed. Due to the fact that the eddy current brake is driven at the motor speed of the electric machine and not at the wheel speed or the speed of a cardan shaft, the eddy current brake can be designed to be very compact and space-saving. An eddy current brake is also characterized by its relatively low weight.
  • the electric machine when the short circuit is active according to method step b), the electric machine has a speed at which the maximum torque is present.
  • a clutch can absorb a speed difference.
  • part of the braking energy is converted by the slip that occurs at the said differential speed.
  • the clutch can be used as a passive component that converts braking energy, which is already arranged in the drive train of the electric machine.
  • a number of braking operations using the electric drive train or the high-voltage traction battery can advantageously be displayed to the driver of the electrically powered vehicle using a temperature model. This can generate an additional safety aspect that is particularly advantageous for inexperienced drivers and can make a significant contribution to controlling an electrically powered vehicle.
  • the speed of the electrically driven vehicle can be limited and/or the vehicle can be parked in a controlled manner after braking has been carried out.
  • the invention relates to the use of the method in an electrically powered vehicle.
  • the method proposed according to the invention allows the components of the electric drive train of an electrically powered vehicle to be used to absorb braking energy, since their thermal mass is relatively high and components in the electric drive train of an electrically powered vehicle can be provided with cooling by a cooling medium.
  • the solution proposed according to the invention takes into account the fact that recuperation energy generated during braking operations of an electrically powered vehicle is used to significantly increase driving safety. Vehicle, when the high-voltage traction battery is already fully charged, when the high-voltage traction battery is too hot or when self-diagnosis routines are running, can no longer be introduced into the high-voltage traction battery.
  • the method proposed according to the invention allows other components that are incorporated in the electric drive train of an electrically powered vehicle to be used to convert the braking energy that occurs during braking.
  • the solution proposed according to the invention also enables a slip-prone clutch provided in the drive train to convert braking energy.
  • a slip-prone clutch is provided, for example, by a "Twinster" clutch.
  • the solution proposed according to the invention makes it possible to brake safely using only the components of an electric drive train and the inverter present in it, even if the high-voltage traction battery or other components are faulty or are in a state in which the absorption of recuperation energy, i.e. braking energy, that occurs during braking is not possible.
  • the solution proposed according to the invention ensures, on the one hand, that braking is reliably available, and, on the other hand, the classic braking system with disc or drum brakes on the driven axles of a vehicle can be made smaller and thus more cost-effective and, above all, more lightweight.
  • the conventional mechanical brake can be completely eliminated on the driven axle, i.e. the axle that is driven by the electric machine.
  • the solution proposed according to the invention also takes into account the fact that if normal communication between the electric axle, battery management and brake fails, electrical braking can still be used. This means, on the one hand, that there is no reliable information about whether the High-voltage or traction battery can absorb charging current and there is no reliable information as to whether braking should be applied at all. This would come from the braking system, which always specifies how much braking should be done with the friction brake and how much electrically.
  • the solution proposed according to the invention can ensure that braking is carried out in such a way that no charging current is transferred to the high-voltage or traction battery and in particular all possibilities are exploited, in particular the active short circuit. Furthermore, an additional signal path can be laid from the brake pedal or from the module for detecting braking requests to the electric axle so that it can brake even if the normal communication with the braking system is faulty. According to the solution proposed according to the invention, electrical braking is possible even if the usual communication between power electronics (inverter) and a braking system or between the inverter is faulty. With conventional methods, braking is no longer carried out electrically, but one relies on the braking system alone to handle the driving situation, without any communication with the inverter.
  • FIG. 1 an electrically powered vehicle
  • Figure 3 is a perspective, partially sectioned view of an e-axle module with drive shafts, gearbox, a slip clutch and an electric machine housed in a common housing.
  • Figure 1 shows an electrically powered vehicle 10 having an electric drive train 12 and the components arranged therein.
  • the electrically powered vehicle 10 has an electric drive train 12 which comprises at least one electric machine 14.
  • the at least one electric machine 14 is housed in a common housing 16, which also serves to accommodate a transmission 18.
  • the electric machine 14 is assigned an inverter 20, wherein the inverter 20 is also referred to as power electronics.
  • the control unit 22 is housed in the front part of the vehicle 10 assigned to a front axle 26.
  • the electric drive train 12 also comprises a rear axle 28, which is represented by a first drive shaft 30 and a second drive shaft 32, which are driven by the at least one electric machine 14.
  • the electric drive train 12 has a central brake 34, which is preferably designed as an eddy current brake 36.
  • the rear axle 28 driven by the at least one electric machine 14 in the embodiment according to Figure 1 does not include friction brakes 38, as are arranged on the wheels of the front axle 26 in the illustration according to Figure 1.
  • the friction brakes 38 are also controlled via the control unit 22 of the electrically driven vehicle 10.
  • a charging connection 40 is also provided on the electrically powered vehicle 10, which can be located on a long side or in the area of the trunk or a front cover of the electrically powered vehicle 10.
  • the electric machine 14 or its transmission 18 is assigned a clutch 42, which can replace a conventional differential gear, for example.
  • the clutch 42 is shown as a slip clutch and comprises intermeshing disk parts and can be designed, for example, as a "twinster" clutch 44.
  • At least one high-voltage traction battery 46 is located in the floor of the electrically powered vehicle 10 shown in plan view in Figure 1.
  • the electrically powered vehicle 10 also includes at least one on-board network 24, which can be a high-voltage on-board network, for example.
  • the electrically powered vehicle 10 also includes a further battery 48, for example at a voltage level of 12 V, which can optionally represent a further on-board network of the electrically powered vehicle 10.
  • the electrically powered vehicle 10 shown in Figure 1 is traveling with a fully charged high-voltage traction battery 46, or if the high-voltage traction battery 46 has a very high temperature, or if the high-voltage traction battery 46 is in self-diagnosis mode, it cannot absorb the braking energy that is generated recuperatively during braking in the electric machine 14 operated in generator mode during braking or even during an emergency braking operation. According to the invention, it is provided that in this case the electric drive train 12 or the components present in it absorb the braking energy.
  • this ensures that braking operations with the electric drive train 12 are reliably available, and on the other hand, a classic braking system on the drive axle in the present example according to Figure 1, for example on the rear axle 28, can be designed to be smaller, lighter and therefore more cost-effective, or even eliminated entirely. Since in the scenario described above the braking energy is no longer allowed to flow towards the high-voltage traction battery 46, the braking energy must be absorbed solely by the components of the electric drive train 12.
  • the thermal mass of the components present in the electric drive train 12 is relatively high, with at least one of the components installed in the electric drive train 12 is provided with external cooling, for example water cooling.
  • the short circuit can be an active short circuit that is carried out continuously until the electrically powered vehicle 10 has come to a complete standstill, which occurs within a few seconds.
  • Such absorption of braking energy in the electric drive train 12 can only be achieved by the operating strategy shown in method step b), where an active short circuit of the three phases of the electric machine 14 is generated by means of the inverter 20 and the braking energy is absorbed in the ohmic resistance of the windings of the electric machine 14.
  • the braking torque applied by the electric machine 14 in generator mode can also be provided by the central brake 34, as shown in the illustration of the electrically driven vehicle 10 by the eddy current brake 36.
  • An eddy current brake 36 is advantageously used, or also a friction brake 38.
  • the operating characteristics of an eddy current brake 36 are ideal for supporting the setting of the braking torque in the electric drive train 12 of an electrically driven vehicle 10.
  • An important feature of the eddy current brake 36 is that it does not rotate at the wheel speed or at the speed of a cardan or drive shaft, but at the Motor speed, ie the speed of the electric machine 14.
  • the eddy current brake 36 integrated in the electric drive train 12 and acting as a central brake 34 can be designed to be very compact and thus lightweight and cost-effective.
  • the braking torque of the electric machine 14 can be increased by obtaining the energy required to operate the eddy current brake 36 from the electric machine 14 when it is operated in generator mode.
  • Figure 2 shows the torque curves of the electric machine 14 and the eddy current brake 36 in standard or booster mode.
  • a speed curve 52 of the electric machine 14 is plotted.
  • the braking torque requirement 50 is shown in the illustration according to Figure 2 only in a negative range from 0 Nm to -250 Nm.
  • the illustrated speed curve 52 of the electric machine 14 extends from speed 0 min' 1 to 14000 min' 1 .
  • a braking torque request 50 is requested according to a deceleration torque 54.
  • the electric machine 14 provides a large part of the braking torque at a speed of about 2000 min 1 according to the plateau 58 shown in Figure 2, whereas the eddy current brake 36 is still almost ineffective at relatively low speeds of the electric machine 14.
  • the braking torque provided by the eddy current brake 36 runs according to the torque curves 62 for the eddy current brake 36 or according to a
  • Amplification mode 64 for the torque curve 62 of the eddy current brake 36 represents an amplification of the torque curve 62, which is standardly based on the
  • Eddy current brake 36 is set. From the illustration in Figure 2 it can be seen that the proportion of the braking torque generated by the eddy current brake 36 increases with increasing speeds, whereas after passing through the plateau 58 the torque curve 56 for the electric machine 14 experiences a torque weakening 60 with increasing speeds. The higher the speed of the electric machine 14, the greater the weakening 60 of the braking torque component provided by it.
  • Reference numeral 66 designates a torque curve of an electromechanical parking brake. This can optionally be installed in the vehicle 10 and brake at low speeds, in particular in the range in which the eddy current brake 36 is unable to provide any torque.
  • the braking energy is not only converted according to method steps b) and c), but according to feature c) of the independent method claim, when a torque maximum is reached with an active short circuit (AKS), braking energy is fed into at least one slip-prone clutch 42 in the electric drive train 12.
  • AVS active short circuit
  • This makes it possible to create a “serial brake”. Since a pronounced torque maximum occurs between the phases of the electric machine 14 when an active short circuit is caused, this can be exploited to set the corresponding differential speed for a slip-prone clutch 42 installed in the electric drive train 12. As a result, part of the braking power is absorbed by the slip that occurs within the clutch 42.
  • a “Twinster” clutch 44 as indicated in Figure 3 can be used, which is essentially represented by clutch plates 72, divided into a stationary plate group 74 and a rotating plate group 76.
  • Figure 3 shows a perspective view of an electric axle module in which the electric machine 14 and the associated transmission 18, the inverter 20 and the slip clutch 42 are accommodated in the common housing 16.
  • the two drive shafts 30, 32 extend to the wheels (not shown in Figure 3) of the driven axle formed by the drive shafts 30, 32.
  • the slip clutch 42 is integrated into the transmission 18, here designed as a "Twinster" clutch 44, which takes on the function of a differential that is omitted here.
  • the drive shafts 30, 32 are encapsulated by sleeves 84; the common housing 16 comprises a transmission housing part 80 and electrical connections 82.
  • the common housing 16 is of the Also assigned is the inverter 20, which is located, for example, below or above the common housing 16.
  • the slip clutch 42 comprises the clutch plates 72, of which a stationary plate group 74 is located on the rotating components, i.e. on the axle parts driven by the electric machine 14, whereas a rotating plate group 76 is located within the clutch housing of the slip clutch 42.
  • the clutch 42 shown schematically in Figure 3 replaces a conventional differential gear.
  • a possibility for braking an electrically driven vehicle 10 which uses the components of the electric drive train 12 of the electrically driven vehicle 10 to absorb the braking energy.
  • the braking energy can be distributed according to several strategies, whereby an active short circuit of the three phases of the electric machine 14 is first generated by means of the inverter 20 and the braking energy is absorbed in the ohmic resistance of the windings. This means that a relatively high proportion of the braking energy can already be accommodated.
  • the braking energy that can no longer be accommodated in the charged high-voltage traction battery 46 is fed into an eddy current brake 34, 36 and/or to friction brakes 38 and is essentially converted into heat there.
  • a slip clutch 42 housed in the electric drive train 12 of the electrically driven vehicle 10 can reduce braking energy through slip and also convert it into heat.
  • a high-voltage traction battery 46 that is not ready to absorb braking energy, either because it is fully charged or because it has too high a temperature or because it is in self-diagnosis mode, it is ensured that the braking energy can be converted in the components with a relatively high thermal mass in the electric drive train 12.
  • the inverter 20 receives the braking request either from the control unit 22 or from the ESP system.
  • the proportion that is provided by the friction brakes 38, which are located on the front axle 26 of the electrically driven vehicle 10 as shown in Figure 1, is already determined.
  • the inverter 20 can also read the braking request directly via a brake pedal 92 itself. This has the advantage that the inverter 20 can initiate braking even if the communication with other components in the electric drive train 12 is faulty. Overbraking is then prevented even without driving dynamics information from the ESP system by observing the deceleration via the engine speed. In the above scenario, regenerative braking is not possible, so that the braking energy or the braking torque is converted by the above-mentioned components in accordance with process steps b), c) and d).
  • the braking torque is divided between the active short circuit and, if present, the braking elements, in particular the eddy current brake 36 acting as a central brake 34.
  • the control is modulated according to the braking request and the energy distribution. For example, a complete short circuit or, as indicated in process step b), a clocking or partial switching can be carried out.
  • a further aspect of the solution proposed according to the invention is that the availability of braking processes via the electric drive train 12 can be determined using a temperature model.
  • the speed of the electrically driven vehicle 10 can be limited, or if there are no longer enough braking processes available, the electrically driven vehicle 10 can be safely stopped after a controlled braking.
  • the active short-circuit phases are usually designed in such a way that continuous operation is still possible.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abbremsen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (10) mit einem elektrischen Antriebsstrang (12), der mindestens eine elektrische Maschine (14), einen Inverter (20), eine Hochvolt- Traktionsbatterie (46), mindestens ein Bordnetz (24), eine Wirbelstrombremse (34, 36) und/oder Reibbremsen (38) sowie mindestens eine Kupplung (42) umfasst und nachfolgende Verfahrensschritte einzeln oder in Kombination miteinander durchlaufen werden: a) Einspeisen von Bremsenergie beim Abbremsen des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (10) in dessen elektrischen Antriebsstrang (12) mit Ausnahme der Hochvolt-Traktionsbatterie (46), derart, dass b) mittels des Inverters (20) ein aktiver Kurzschluss der drei Phasen der elektrischen Maschine (14) erzeugt wird und die Bremsenergie im ohmschen Widerstand der Wicklungen aufgenommen wird und/oder c) bei hohen Drehzahlen der elektrischen Maschine (14) die Bremsenergie in eine Wirbelstrombremse (34, 36) und/oder Reibbremse (38) eingespeist wird und/oder d) bei Erreichen eines Momentenmaximums der elektrischen Maschine (14) bei aktivem Kurzschluss (AKS) ein Einspeisen von Bremsenergie in mindestens eine schlupfbehaftete Kupplung (42) im elektrischen Antriebsstrang (12) erfolgt.

Description

Beschreibung
Titel
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Abbremsen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsstrang, der mindestens eine elektrische Maschine, einen Inverter, eine Hochvolt-Traktionsbatterie, mindestens ein Bordnetz, eine Wirbelstrombremse und/oder Reibbremsen umfasst. Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
Stand der Technik
DE 10 2012 200 932 A1 bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Ansteuern einer in einem Fahrzeug angeordneten Elektromaschine. Die Elektromaschine erzeugt ein auf angetriebene Fahrzeugräder wirkendes Drehmoment. Die Elektromaschine weist einen Phasenpfad auf, der über einen ansteuerbaren Wechselrichter mit einer Energiespeichereinheit verbindbar ist. Der Wechselrichter weist eine Brückenschaltung auf, wobei der Phasenpfad zwei Schalterpfaden zugeordnet ist und derart mit der Energiespeichereinheit verbindbar ist, dass die Phasenpfadstromrichtung umkehrbar ist. Ferner sind eine erste Erfassungseinheit zum Erfassen eines Ladefähigkeitszustands der Energiespeichereinheit und eine zweite Erfassungseinheit zum Erfassen eines durch ein Radbremsmoment charakterisierten Fahrzeugbetriebszustands vorhanden. In Abhängigkeit vom Ladefähigkeitszustand und vom Fahrzeugbetriebszustand wird der Wechselrichter derart angesteuert, dass bei Vorliegen des Fahrzeugbetriebszustands die Elektromaschine aufgrund des Phasenpfadstroms ein auf ein angetriebenes Rad wirkendes Bremsmoment erzeugt, wobei, so lange der Ladefähigkeitszustand von einem vordefinierten Zustand verschieden ist, mit einem ersten Ansteuermuster angesteuert wird und die Energiespeichereinheit durch den Phasenpfadstrom geladen wird, und sobald der Ladefähigkeitszustand dem vordefinierten Zustand entspricht, mit einem zweiten Ansteuermuster angesteuert wird und die Energiespeichereinheit nicht durch den Phasenpfadstrom geladen wird. DE 10 2016 010 740 A1 bezieht sich auf das Betreiben eines Antriebsstranges durch kurzzeitigen aktiven Kurzschluss. Im elektrischen Antriebsstrang sind ein elektrischer Energiespeicher, ein Umrichter sowie eine elektrische Maschine für den Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen. Es erfolgt ein Trennen einer elektrischen Verbindung zwischen dem Umrichter und dem elektrischen Energiespeicher sowie das Einleiten eines aktiven Kurzschlusses durch Kurzschließen einer Wicklung der elektrischen Maschine sowie die Ermittlung eines der Wicklung zugeordneten Stromflusses. Um das Auftreten sowohl hoher Spannungen als auch hoher Ströme in der elektrischen Maschine und/oder dem Umrichter beim Öffnen eines Trennelementes zu vermeiden, wird der aktive Kurzschluss der Wicklung dann unterbrochen, wenn der ihr zugeordnete Stromfluss einen Nulldurchgang ausführt.
Damit ein Gesamtsystem, mindestens eine Hochvolt-Traktionsbatterie, ein Batteriemanagementsystem, beispielsweise ein 12-V-Bordnetz sowie ein Hochvolt- Bordnetz sowie Kommunikationskomponenten umfassend, eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs fehlerfrei funktioniert, wird zum Abbremsen des elektrischen Fahrzeugs in der Regel mit der elektrischen Maschine gebremst. Ist das skizzierte Gesamtsystem jedoch fehlerbehaftet, kann mit der elektrischen Maschine nicht gebremst werden, sodass in diesem Fall die am Fahrzeug vorhandenen Reibbremsen die gesamte anfallende Bremsenergie aufnehmen. Dies kann auch in fehlerfreien Situationen auftreten, zum Beispiel, wenn die Temperatur der Hochvolt-Batterie extrem tief ist, diese Batterie bereits überladen oder zu heiß ist, d. h. eine zu hohe Temperatur aufweist, oder eine Ladung der Batterie im Rahmen von rekuperativen Bremsen wegen gerade stattfindender Selbstdiagnose durch das Batteriemanagementsystem gerade nicht freigegeben ist, um nur einige Szenarien zu nennen. In derartigen Situationen kann die Hochvolt-Traktionsbatterie keinen Ladestrom, der beim Abbremsen des elektrischen Fahrzeugs anfiele und in die Hochvolt-Traktionsbatterie eingespeist würde, aufnehmen oder es fehlt momentan gerade eine verlässliche Information für eine Freigabe in dem Inverter oder der Leistungselektronik im elektrischen Antriebsstrang des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs. Dies hat zur Folge, dass eine Bremsung mit dem elektrischen Antrieb nicht in jeder Fahrsituation durchgeführt werden kann und die am elektrisch angetriebenen Fahrzeug montierten Reibbremsen weiterhin so ausgelegt werden müssen, dass diese im ungünstigsten Fall die gesamte Bremsenergie aufnehmen könnten. Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Abbremsen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs vorgeschlagen, wobei das elektrisch angetriebene Fahrzeug einen elektrischen Antriebsstrang aufweist, der mindestens eine elektrische Maschine, einen Inverter, eine Hochvolt-Traktionsbatterie, mindestens ein Bordnetz, eine Wirbelstrombremse und/oder Reibbremsen umfasst, mit nachfolgenden Verfahrensschritten, einzeln oder in Kombination miteinander: a) Einspeisen von Bremsenergie beim Abbremsen des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs in dessen elektrischen Antriebsstrang mit Ausnahme der Hochvolt-Traktionsbatterie, derart, dass b) mittels des Inverters ein aktiver Kurzschluss der drei Phasen der elektrischen Maschine erzeugt wird und die Bremsenergie im ohmschen Widerstand der Wicklungen aufgenommen wird und/oder c) bei hohen Drehzahlen der elektrischen Maschine die Bremsenergie in eine Wirbelstrombremse und/oder Reibbremse eingespeist wird und/oder d) bei Erreichen eines Momentenmaximums der elektrischen Maschine bei aktivem Kurzschluss (AKS) ein Einspeisen von Bremsenergie in mindestens eine schlupfbehaftete Kupplung im elektrischen Antriebsstrang erfolgt.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass die beim Abbremsen des elektrischen Fahrzeugs anfallende Bremsenergie, die im Rekuperationsfall in die Hochvolt- Traktionsbatterie eingespeist werden würde, nunmehr in den Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs sowie des Inverters aufgenommen werden kann. Die Aufnahme der Bremsenergie kann dadurch begünstigt werden, dass die thermische Masse der im elektrischen Antriebsstrang verbauten Komponenten relativ hoch ist und zumindest einer der dort verbauten Komponenten oftmals wassergekühlt ist.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß Verfahrensschritt b) der aktive Kurzschluss der drei Phasen an der elektrischen Maschine dauerhaft ausgeführt, bis das elektrisch angetriebene Fahrzeug zum Stillstand kommt oder eine Taktung oder Teilschaltung des aktiven Kurzschlusses wird gemäß Verfahrensschritt b) vorgenommen, derart, dass an Schaltelementen Verlustleistung erzeugt wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß Verfahrensschritt b) im Arbeitspunkt der elektrischen Maschine, ein maximales Drehmoment von etwa 50 % eines Nenndrehmoments erreicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird gemäß Verfahrensschritt c) das bremsende Drehmoment der elektrischen Maschine nochmals erhöht, indem die für einen Antrieb der Wirbelstrombremse benötigte Energie im Generatormodus der elektrischen Maschine gewonnen wird. Für eine Verstärkung des Bremsenergieabbaus sind demnach keine weiteren separaten Schaltungskomponenten oder weitere Komponenten erforderlich, die Aufnahme der Bremsenergie kann einzig und allein mit den bereits im elektrischen Antriebsstrang verbauten Komponenten geleistet werden.
Beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren ist die Wirbelstrombremse mit der elektrischen Maschine gekoppelt und wird mit deren Drehzahl angetrieben. Durch den Umstand, dass die Wirbelstrombremse mit der Motordrehzahl der elektrischen Maschine angetrieben wird und nicht mit der Raddrehzahl oder der Drehzahl einer Kardanwelle, kann die Wirbelstrombremse sehr kompakt und platzsparend ausgeführt werden. Des Weiteren zeichnet sich eine Wirbelstrombremse durch ihr relativ geringes Gewicht aus.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens weist bei gemäß Verfahrensschritt b) aktivem Kurzschluss die elektrische Maschine eine Drehzahl auf, bei der das Momentenmaximum vorliegt. Eine Kupplung kann eine Drehzahldifferenz aufnehmen.
In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens wird durch den auftretenden Schlupf bei der besagten Differenzdrehzahl ein Teil der Bremsenergie umgewandelt. Auch hier kann die Kupplung als passives die Bremsenergie umwandelndes Bauteil genutzt werden, welches ohnehin bereits im Antriebsstrang der elektrischen Maschine angeordnet ist. In vorteilhafter Weiterbildung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens lässt sich der Bremswunsch des Fahrers an den Inverter direkt über eine Steuereinheit (Vehicle Control Unit = VCU) oder über ein Fahrerassistenzsystem wie beispielsweise das ESP-System übermitteln, derart, dass ein auf die Reibbremsen des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs entfallender Anteil der Bremsenergie zuvor herausgerechnet wird.
In vorteilhafter Weise kann beim erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren mittels eines Temperaturmodells eine Anzahl von Bremsungen mittels des elektrischen Antriebsstrangs oder der Hochvolt-Traktionsbatterie dem Fahrer des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs angezeigt werden. Dadurch kann ein zusätzlicher Sicherheitsaspekt generiert werden, der insbesondere für ungeübte Fahrer von Vorteil ist und zur Beherrschung eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs nicht unerheblich beitragen kann.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens kann bei Nichtverfügbarkeit von Bremsvorgängen die Geschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs limitiert werden und/oder das Fahrzeug nach einer durchgeführten Bremsung kontrolliert abgestellt werden.
Darüber hinaus bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung des Verfahrens in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug.
Vorteile der Erfindung
Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren können die Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs zur Aufnahme der Bremsenergie herangezogen werden, da deren thermische Masse relativ hoch ist und Komponenten im elektrischen Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs mit einer Kühlung durch ein Kühlmedium versehen sein können. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird in die Fahrsicherheit insgesamt erheblich erhöhender Weise dem Umstand Rechnung getragen, dass Rekuperationsenergie, die bei Bremsvorgängen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs anfällt, bei bereits vollständig geladener Hochvolt-Traktionsbatterie, bei zu hoher Temperatur derselben oder im Fall des Ablaufs von Selbstdiagnoseroutinen nicht mehr in die Hochvolt-Traktionsbatterie eingeleitet werden kann. Durch das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren können andere Komponenten, die im elektrischen Antriebsstrang eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs aufgenommen sind, zur Umwandlung der beim Abbremsen auftretenden Bremsenergie genutzt werden.
Im Fall der Wicklungen der elektrischen Maschine wird deren ohmscher Widerstand zur Umwandlung der Bremsenergie genutzt, des Weiteren lassen sich Schaltkomponenten beispielsweise am Inverter nutzen, an denen Verlustleistung anfällt, schließlich kann durch den Einsatz der Wirbelstrombremse das bremsende Drehmoment der elektrischen Maschine im Generatorbetrieb nochmals erhöht werden. Nicht unerwähnt bleiben soll, dass durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung des Weiteren auch eine im Antriebsstrang vorgesehene schlupfbehaftete Kupplung Bremsenergie umwandeln kann. Eine Ausführungsvariante einer schlupfbehafteten Kupplung ist beispielsweise durch eine „Twinster“-Kupplung gegeben.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird auf sichere Weise ermöglicht, alleine mit den Komponenten eines elektrischen Antriebsstrangs und dem in diesem vorhandenen Inverter bremsen zu können, auch wenn die Hochvolt-Traktionsbatterie oder andere Komponenten fehlerhaft sind oder sich in einem Zustand befinden, in dem die Aufnahme von beim Bremsen anfallender Rekuperationsenergie, d. h. Bremsenergie, nicht möglich ist. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ist einerseits eine verlässliche Verfügbarkeit von Bremsungen sichergestellt, andererseits kann das klassische Bremssystem mit Scheiben- oder Trommelbremsen an den angetriebenen Achsen eines Fahrzeugs kleiner und damit kostengünstiger und vor allem gewichtssparender ausgelegt werden. Idealerweise kann an der angetriebenen Achse, d. h. der Achse, die durch die elektrische Maschine angetrieben ist, die herkömmliche mechanische Bremse ganz entfallen.
Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung berücksichtigt des Weiteren den Umstand, dass bei Ausfall einer normalen Kommunikation zwischen E-Achse, Batteriemanagement und Bremse trotzdem elektrisch gebremst werden kann. Dies bedeutet zum einen, dass es keine sichere Information darüber gibt, ob die Hochvolt- beziehungsweise Traktionsbatterie Ladestrom aufnehmen kann und auch keine belastbare Information dahingehend vorliegt, ob überhaupt gebremst werden soll. Diese käme gegebenenfalls vom Bremssystem, welches stets vorgibt, wie viel mit der Reibbremse und wie viel elektrisch gebremst werden soll.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann sichergestellt werden, dass so gebremst wird, dass kein Ladestrom in die Hochvolt- beziehungsweise Traktionsbatterie übertragen wird und insbesondere alle Möglichkeiten ausgenutzt werden, insbesondere der aktive Kurzschluss. Des Weiteren kann ein zusätzlicher Signalpfad vom Bremspedal oder vom Modul für Bremswunscherfassung zur E-Achse gelegt werden, so dass diese selbst dann bremsen kann, wenn die normale Kommunikation mit dem Bremssystem fehlerhaft ist. Gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung kann elektrisch gebremst werden, obwohl die übliche Kommunikation zwischen einer Leistungselektronik (Inverter) und einem Bremssystem oder zwischen dem Inverter fehlerhaft ist. Bei herkömmlichen Verfahren wird nicht mehr elektrisch gebremst, sondern man verlässt sich darauf, dass das Bremssystem alleine die Fahrsituation bewältigt, ohne dass eine Kommunikation mit dem Inverter vorliegt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigen:
Figur 1 ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug,
Figur 2 Bremsmomentverläufe einer elektrischen Maschine, einer Wirbelstrombremse sowie einer elektrischen Maschine im Generatormodus und
Figur 3 eine perspektivische, teilgeschnittene Ansicht eines E-Achsen- Moduls mit Antriebswellen, Getriebe, einer schlupfbehafteten Kupplung und einer elektrischen Maschine, die in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind. Ausführungsformen der Erfindung
In der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung werden gleiche oder ähnliche Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente in Einzelfällen verzichtet wird. Die Figuren stellen den Gegenstand der Erfindung nur schematisch dar.
Figur 1 zeigt ein elektrisch angetriebenes Fahrzeug 10, welches einen elektrischen Antriebsstrang 12 aufweist, sowie die in diesem angeordneten Komponenten.
Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 gemäß der in Figur 1 schematisch wiedergegebenen Darstellung weist einen elektrischen Antriebsstrang 12 auf, der mindestens eine elektrische Maschine 14 umfasst. Die mindestens eine elektrische Maschine 14 ist in einem gemeinsamen Gehäuse 16 untergebracht, welches auch zur Aufnahme eines Getriebes 18 dient. Der elektrischen Maschine 14 ist ein Inverter 20 zugeordnet, wobei der Inverter 20 auch als Leistungselektronik bezeichnet wird. Die Steuerung des elektrischen Antriebsstrangs 12 beziehungsweise des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 erfolgt über eine Steuereinheit 22 (Vehicle Control Unit = VCU). Die Steuereinheit 22 ist im Ausführungsbeispiel des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 gemäß Figur 1 im vorderen Teil des Fahrzeugs 10 einer Vorderachse 26 zugeordnet untergebracht. Neben der Vorderachse 26 umfasst der elektrische Antriebsstrang 12 auch eine Hinterachse 28, die durch eine erste Antriebswelle 30 sowie eine zweite Antriebswelle 32, die durch die mindestens eine elektrische Maschine 14 angetrieben werden, dargestellt ist.
Daneben verfügt der elektrische Antriebsstrang 12 über eine Zentralbremse 34, die in bevorzugter Weise als Wirbelstrombremse 36 ausgeführt ist. Die durch die mindestens eine elektrische Maschine 14 im Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 angetriebene Hinterachse 28 umfasst keine Reibbremsen 38, wie sie in der Darstellung gemäß Figur 1 an den Rädern der Vorderachse 26 angeordnet sind. Die Reibbremsen 38 werden ebenfalls über die Steuereinheit 22 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 gesteuert. Am elektrisch angetriebenen Fahrzeug 10 ist des Weiteren ein Ladeanschluss 40 vorgesehen, der sich an einer Längsseite oder auch im Bereich des Kofferraums oder einer vorderen Abdeckung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 befinden kann. Der elektrischen Maschine 14 beziehungsweise deren Getriebe 18 ist eine Kupplung 42 zugeordnet, die beispielsweise ein herkömmliches Differentialgetriebe ersetzen kann. Die Kupplung 42 ist als schlupfbehaftete Kupplung dargestellt und umfasst miteinander kämmende Lamellenteile und kann beispielsweise als „Twinster“-Kupplung 44 ausgebildet sein.
Im Boden des in Figur 1 in der Draufsicht dargestellten elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 befindet sich mindestens eine Hochvolt-Traktionsbatterie 46. Das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 umfasst darüber hinaus mindestens ein Bordnetz 24, bei dem es sich beispielsweise um ein Hochvolt-Bordnetz handeln kann. Ferner umfasst das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 eine weitere Batterie 48, beispielsweise auf einem Spannungsniveau von 12 V, welches gegebenenfalls ein weiteres Bordnetz des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 darstellen kann.
Ist das in Figur 1 dargestellte elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 mit vollständig geladener Hochvolt-Traktionsbatterie 46 unterwegs oder weist die Hochvolt- Traktionsbatterie 46 eine sehr hohe Temperatur auf oder ist die Hochvolt- Traktionsbatterie 46 im Selbstdiagnosemodus, so kann diese bei einem Bremsvorgang oder gar bei einem Notbremsvorgang die Bremsenergie, die rekuperativ beim Bremsen in der im Generatormodus betriebenen elektrischen Maschine 14 erzeugt wird, nicht aufnehmen. Erfindungsgemäß ist dazu vorgesehen, dass in diesem Fall der elektrische Antriebsstrang 12 beziehungsweise die in diesem vorhandenen Komponenten die Bremsenergie aufnehmen. Dadurch kann einerseits eine verlässliche Verfügbarkeit von Bremsvorgängen mit dem elektrischen Antriebsstrang 12 gewährleistet werden und andererseits kann ein klassisches Bremssystem an der Antriebsachse im vorliegenden Beispiel gemäß Figur 1 beispielsweise an der Hinterachse 28 kleiner, gewichtssparender und damit kostengünstiger ausgelegt werden oder gar ganz entfallen. Da in dem oben geschilderten Szenario die Bremsenergie nicht mehr in Richtung der Hochvolt-Traktionsbatterie 46 fließen darf, ist die Bremsenergie alleine von den Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs 12 aufzunehmen. Die thermische Masse der im elektrischen Antriebsstrang 12 vorhandenen Komponenten ist relativ hoch, wobei im Allgemeinen mindestens einer der im elektrischen Antriebsstrang 12 verbauten Komponenten mit einer Fremdkühlung, beispielsweise einer Wasserkühlung, versehen ist.
Wird im vorausstehend geschilderten Szenario gebremst, wird im Inverter 20 eine Logik derart aktiviert, dass die drei Phasen der elektrischen Maschine 14 kurzgeschlossen werden. Dadurch wird die Bremsenergie in den ohmschen Widerstand der Wicklungen der elektrischen Maschine 14 aufgenommen, ohne dass auf andere Hochvoltkomponenten innerhalb des elektrischen Antriebsstrangs 12 zurückzugreifen wäre. Bei dem Kurzschluss kann es sich um einen aktiven Kurzschluss handeln, der dauerhaft durchgeführt wird, bis das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 vollständig zum Stillstand gekommen ist, was innerhalb weniger Sekunden erfolgt. Alternativ besteht die Möglichkeit, den aktiven Kurzschluss getaktet oder im Rahmen einer Teilschaltung vorzunehmen, sodass an im elektrischen Antriebsstrang 12 verbauten Schaltelementen 90 Verlustleistung entsteht. Mit einer derartig ausgestalteten Ansteuerung kann im Arbeitspunkt der elektrischen Maschine 14 bei aktivem Kurzschluss ein maximales Drehmoment von üblicherweise 50 % des Nenndrehmoments erreicht werden.
Eine derartige Aufnahme der Bremsenergie im elektrischen Antriebsstrang 12 ist allein durch die gemäß Verfahrensschritt b) dargestellte Betriebsstrategie erreichbar, wo mittels des Inverters 20 ein aktiver Kurzschluss der drei Phasen der elektrischen Maschine 14 erzeugt wird und die Bremsenergie im ohmschen Widerstand der Wicklungen der elektrischen Maschine 14 aufgenommen wird.
Ist das Bremsmoment, das durch die elektrische Maschine 14 im Generatormodus aufgebracht wird, eventuell nicht ausreichend, was in der Regel bei sehr hohen Drehzahlen der Fall ist, kann bei sehr hohen Drehzahlen das Bremsmoment auch durch die Zentralbremse 34, wie sie in der Darstellung des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 durch die Wirbelstrombremse 36 dargestellt ist, gestellt werden. In vorteilhafter Weise wird eine Wirbelstrombremse 36 eingesetzt oder auch eine Reibbremse 38. Insbesondere die Betriebscharakteristik einer Wirbelstrombremse 36 ist ideal zur Unterstützung der Stellung des Bremsmoments im elektrischen Antriebsstrang 12 eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10. Ein wichtiges Merkmal der Wirbelstrom bremse 36 ist, dass diese nicht mit der Raddrehzahl oder mit der Drehzahl einer Kardan- oder Antriebswelle rotiert, sondern mit der Motordrehzahl, d. h. der Drehzahl der elektrischen Maschine 14. Dadurch kann die im elektrischen Antriebsstrang 12 integrierte, als Zentralbremse 34 wirkende Wirbelstrom bremse 36 sehr kompakt und damit mit geringem Gewicht und kostengünstig ausgeführt werden.
Aufgrund des Umstands, dass die Wirbelstrombremse 36 im Betrieb Energie verbraucht, kann damit das bremsende Drehmoment der elektrischen Maschine 14 erhöht werden, indem die benötigte Energie zum Betrieb der Wirbelstrombremse 36 aus der elektrischen Maschine 14 gewonnen wird, wenn diese im Generatormodus betrieben wird.
Figur 2 zeigt die Verläufe von Drehmomenten der elektrischen Maschine 14 sowie der Wirbelstrom bremse 36 standardmäßig oder im Booster-Betrieb.
In der Darstellung gemäß Figur 2 ist ein Drehzahlverlauf 52 der elektrischen Maschine 14 aufgetragen. Die Bremsmomentenanforderung 50 ist in der Darstellung gemäß Figur 2 nur in einem negativen Bereich von 0 Nm bis - 250 Nm dargestellt. Der dargestellte Drehzahlverlauf 52 der elektrischen Maschine 14 erstreckt sich von Drehzahl 0 min'1 bis 14000 min'1.
Aus der Gegenüberstellung der in Figur 2 dargestellten Graphen geht hervor, dass in diesem Beispiel eine Bremsmomentenanforderung 50 entsprechend eines Verzögerungsmoments 54 angefordert wird. In diesem Fall stellt die elektrische Maschine 14 zu einer Drehzahl von etwa 2000 min 1 gemäß dem in Figur 2 dargestellten Plateau 58 einen Großteil des Bremsmoments, wohingegen die Wirbelstrombremse 36 bei relativ niedrigen Drehzahlen der elektrischen Maschine 14 noch nahezu wirkungslos ist. Das durch die Wirbelstrombremse 36 gestellte Bremsmoment verläuft entsprechend der Drehmomentenverläufe 62 für die Wirbelstrombremse 36 beziehungsweise entsprechend einem
Verstärkungsmodus 64 für den Drehmomentenverlauf 62 der Wirbelstrombremse 36. Der letztgenannte Verstärkungsmodus 64 stellt eine Verstärkung des Drehmomentenverlaufs 62 dar, der sich standardmäßig an der
Wirbelstrom bremse 36 einstellt. Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass der Anteil des von der Wirbelstrombremse 36 gebildeten Bremsmoments mit steigenden Drehzahlen steigt, wohingegen nach dem Durchlaufen des Plateaus 58 der Momentenverlauf 56 für die elektrische Maschine 14 bei zunehmenden Drehzahlen eine Drehmomentschwächung 60 erfährt. Je höher die Drehzahl der elektrischen Maschine 14, desto größer fällt die Schwächung 60 des durch diese gestellten Bremsmomentanteils aus. Mit Bezugszeichen 66 ist ein Momentenverlauf einer elektromechanischen Parkbremse bezeichnet. Diese kann optional im Fahrzeug 10 verbaut sein und bei kleinen Drehzahlen bremsen, insbesondere in dem Bereich, in welchem die Wirbelstrombremse 36 kein Drehmoment zu stellen vermag.
Bei der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird die Bremsenergie nicht nur gemäß den Verfahrensschritten b) und c) umgewandelt, sondern gemäß Merkmal c) des unabhängigen Verfahrensanspruchs wird bei Erreichen eines Momentenmaximums bei aktivem Kurzschluss (AKS) ein Einspeisen von Bremsenergie in mindestens eine schlupfbehaftete Kupplung 42 im elektrischen Antriebsstrang 12 vorgenommen. Dadurch kann eine „serielle Bremse“ dargestellt werden. Da beim Herbeiführen eines aktiven Kurzschlusses an der elektrischen Maschine 14 zwischen deren Phasen ein ausgeprägtes Momentenmaximum auftritt, lässt sich dieses dahingehend ausnutzen, bei einer im elektrischen Antriebsstrang 12 eingebauten schlupfbehafteten Kupplung 42 die entsprechende Differenzdrehzahl einzustellen. Dadurch wird durch den auftretenden Schlupf innerhalb der Kupplung 42 ein Teil der Bremsleistung aufgenommen. Anstelle eines herkömmlichen Differentials kann beispielsweise eine in Figur 3 angedeutete „Twinster“-Kupplung 44 eingesetzt werden, die im Wesentlichen durch Kupplungslamellen 72, aufgeteilt in eine stationäre Lamellengruppe 74 und eine rotierende Lamellengruppe 76, dargestellt ist.
Figur 3 zeigt in diesem Zusammenhang eine perspektivische Ansicht eines E- Achsen-Moduls, bei dem im gemeinsamen Gehäuse 16 die elektrische Maschine 14 sowie das dieser zugeordnete Getriebe 18, der Inverter 20 sowie die schlupfbehaftete Kupplung 42 aufgenommen sind. Beidseits des in Figur 3 in perspektivischer Teilansicht dargestellten gemeinsamen Gehäuses 16 erstrecken sich die beiden Antriebswellen 30, 32 zu den in Figur 3 nicht dargestellten Rädern der durch die Antriebswellen 30, 32 gebildeten angetriebenen Achse. In das Getriebe 18 ist die schlupfbehaftete Kupplung 42 integriert, hier ausgestaltet als eine „Twinster“-Kupplung 44, welche die Funktion eines hier entfallenden Differentials übernimmt. Die Antriebswellen 30, 32 sind über Manschetten 84 gekapselt; das gemeinsame Gehäuse 16 umfasst einen Getriebe-Gehäuseteil 80 sowie elektrische Anschlüsse 82. Dem gemeinsamen Gehäuse 16 ist des Weiteren der Inverter 20 zugeordnet, der sich beispielsweise unterhalb oder oberhalb am gemeinsamen Gehäuse 16 befindet.
Die schlupfbehaftete Kupplung 42 umfasst in der in Figur 3 dargestellten perspektivischen Ansicht die Kupplungslamellen 72, von denen sich eine stationäre Lamellengruppe 74 auf den rotierenden Bauteilen befindet, d. h. an den durch die elektrische Maschine 14 angetriebenen Achsteilen, wohingegen sich eine rotierende Lamellengruppe 76 innerhalb des Kupplungsgehäuses der schlupfbehafteten Kupplung 42 befindet. Durch die in Figur 3 schematisch dargestellte Kupplung 42 wird ein herkömmliches Differentialgetriebe ersetzt.
Gemäß der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung wird eine Möglichkeit zum Abbremsen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 zur Verfügung gestellt, die die Komponenten des elektrischen Antriebsstrangs 12 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 zur Aufnahme der Bremsenergie nutzt. Die Bremsenergie lässt sich gemäß mehreren Strategien verteilen, wobei zunächst mittels des Inverters 20 ein aktiver Kurzschluss der drei Phasen der elektrischen Maschine 14 erzeugt wird und die Bremsenergie in den ohmschen Widerstand der Wicklungen aufgenommen wird. Damit lässt sich ein relativ hoher Anteil der Bremsenergie bereits unterbringen. Unter Berücksichtigung hoher Drehzahlen der elektrischen Maschine 14 wird gemäß einem weiteren Aspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung die in der geladenen Hochvolt- Traktionsbatterie 46 nicht mehr unterbringbare Bremsenergie in eine Wirbelstrombremse 34, 36 und/oder an Reibbremsen 38 eingespeist und dort im Wesentlichen in Wärme umgewandelt.
Schließlich kann eine im elektrischen Antriebsstrang 12 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 untergebrachte schlupfbehaftete Kupplung 42 Bremsenergie durch Schlupf abbauen und auch in Wärme umwandeln. Somit wird in dem geschilderten Ausnahmeszenario einer nicht zur Aufnahme von Bremsenergie bereiten Hochvolt-Traktionsbatterie 46, entweder, weil sie vollständig geladen ist oder weil sie eine zu hohe Temperatur aufweist, oder weil sie sich im Selbstdiagnosemodus befindet, gewährleistet, dass die Bremsenergie in den Komponenten mit relativ hoher thermischer Masse im elektrischen Antriebsstrang 12 umgewandelt werden kann. Der Inverter 20 erhält den Bremswunsch entweder von der Steuereinheit 22 oder vom ESP-System. Typischerweise ist dabei schon der Anteil bestimmt, welcher durch die Reibbremsen 38, die sich gemäß der Darstellung in Figur 1 an der Vorderachse 26 des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 befinden, geleistet wird. Alternativ kann der Inverter 20 auch den Bremswunsch über ein Bremspedal 92 selbst direkt einlesen. Dies hat den Vorteil, dass der Inverter 20 auch dann Bremsvorgänge initiieren kann, wenn die Kommunikation mit anderen Komponenten im elektrischen Antriebsstrang 12 fehlerhaft ist. Ein Überbremsen wird dann auch ohne Fahrdynamikinformationen aus dem ESP-System dadurch verhindert, dass über die Motordrehzahl die Verzögerung beobachtet wird. Im vorstehenden Szenario ist ein rekuperatives Bremsen nicht möglich, sodass die Bremsenergie beziehungsweise das Bremsmoment durch die vorstehend genannten Komponenten gemäß den Verfahrensschritten b), c) und d) umgewandelt wird. Das Bremsmoment wird zwischen dem aktiven Kurzschluss und wenn vorhanden den Bremselementen, insbesondere der als Zentralbremse 34 wirkenden Wirbelstrombremse 36, aufgeteilt. Im Fall des aktiven Kurzschlusses wird die Ansteuerung entsprechend dem Bremswunsch und der Energieverteilung moduliert. So kann beispielsweise ein vollständiger Kurzschluss oder, wie in Verfahrensschritt b) angegeben, eine Taktung oder Teilschaltung durchgeführt werden.
Ein weiterer Aspekt der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass über ein Temperaturmodell die Verfügbarkeit von Bremsvorgängen über den elektrischen Antriebsstrang 12 bestimmt werden kann. Die Geschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs 10 kann limitiert werden, oder bei nicht mehr genügend zur Verfügung stehenden Bremsvorgängen kann das elektrisch angetriebene Fahrzeug 10 nach einer kontrollierten Bremsung sicher abgestellt werden. Jedoch sind die aktiven Kurzschlussphasen üblicherweise derart ausgelegt, dass ein dauerhafter Betrieb weiterhin möglich ist.
Die Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele und die darin hervorgehobenen Aspekte beschränkt. Vielmehr ist innerhalb des durch die Ansprüche angegebenen Bereichs eine Vielzahl von Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Abbremsen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
(10) mit einem elektrischen Antriebsstrang (12), der mindestens eine elektrische Maschine (14), einen Inverter (20), eine Hochvolt- Traktionsbatterie (46), mindestens ein Bordnetz (24), eine Wirbelstrombremse (34, 36) und/oder Reibbremsen (38) umfasst, mit nachfolgenden Verfahrensschritten, einzeln oder in Kombination miteinander: a) Einspeisen von Bremsenergie beim Abbremsen des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (10) in dessen elektrischen Antriebsstrang (12) mit Ausnahme der Hochvolt-Traktionsbatterie (46), derart, dass b) mittels des Inverters (20) ein aktiver Kurzschluss der drei Phasen der elektrischen Maschine (14) erzeugt wird und die Bremsenergie im ohmschen Widerstand der Wicklungen aufgenommen wird und/oder c) bei hohen Drehzahlen der elektrischen Maschine (14) die Bremsenergie in eine Wirbelstrombremse (34, 36) und/oder Reibbremsen (38) eingespeist wird und/oder d) bei Erreichen eines Momentenmaximums der elektrischen Maschine (10) bei aktivem Kurzschluss (AKS) ein Einspeisen von Bremsenergie in mindestens eine schlupfbehaftete Kupplung (42) im elektrischen Antriebsstrang (12) erfolgt.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt b) der aktive Kurzschluss der drei Phasen an der elektrischen Maschine (14) dauerhaft ausgeführt wird, bis das elektrisch angetriebene Fahrzeug (10) zum Stillstand kommt oder eine Taktung oder Teilschaltung des aktiven Kurzschlusses gemäß Verfahrensschritt b) vorgenommen wird, derart, dass an Schaltelementen Verlustleistung erzeugt wird.
3. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt b) bei aktivem Kurzschluss (AKS) im Arbeitspunkt der elektrischen Maschine (14) ein maximales Drehmoment von etwa 50 % eines Nenndrehmoments erreicht wird.
4. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass gemäß Verfahrensschritt c) das bremsende Drehmoment der elektrischen Maschine (14) nochmals erhöht wird, indem die für einen Antrieb der Wirbelstrombremse (34, 36) benötigte Energie im Generatormodus der elektrischen Maschine (14) gewonnen wird.
5. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wirbelstrombremse (34, 36) mit der elektrischen Maschine (14) gekoppelt wird und mit deren Drehzahl angetrieben wird.
6. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem gemäß Verfahrensschritt b) bei aktivem Kurzschluss erzeugten auftretenden Momentenmaximum mindestens eine im elektrischen Antriebsstrang (12) verbaute Kupplung (42) die dem Momentenmaximum entsprechende Drehzahldifferenz aufnimmt.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass durch den auftretenden Schlupf bei der Differenzdrehzahl ein Teil der Bremsenergie umgewandelt wird.
8. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremswunsch an den Inverter (20) entweder über eine Steuereinheit 22 (VCU) oder von einem Fahrerassistenzsystem, insbesondere von einem ESP-System übermittelt wird, derart, dass ein auf die Reibbremsen (38) entfallender Anteil der Bremsenergie bereits herausgerechnet wird.
9. Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Temperaturmodells eine Verfügbarkeit von Bremsungen mittels des elektrischen Antriebsstrangs (12) oder der Hochvolt-Traktionsbatterie (46) dem Fahrer des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (10) angezeigt wird.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichtverfügbarkeit von Bremsvorgängen die Geschwindigkeit des elektrisch angetriebenen Fahrzeugs (10) limitiert wird und/oder das Fahrzeug (10) nach einer durchgeführten Bremsung kontrolliert abgestellt wird.
11 . Verwendung des Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug (10).
EP23818400.6A 2022-12-20 2023-12-05 Verfahren zum abbremsen eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs Pending EP4638177A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102022214086.9A DE102022214086A1 (de) 2022-12-20 2022-12-20 Verfahren zum Abbremsen eines elektrisch angetriebenen Fahrzeugs
PCT/EP2023/084301 WO2024132499A1 (de) 2022-12-20 2023-12-05 Verfahren zum abbremsen eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4638177A1 true EP4638177A1 (de) 2025-10-29

Family

ID=89121979

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP23818400.6A Pending EP4638177A1 (de) 2022-12-20 2023-12-05 Verfahren zum abbremsen eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4638177A1 (de)
CN (1) CN120435399A (de)
DE (1) DE102022214086A1 (de)
WO (1) WO2024132499A1 (de)

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE59608158D1 (de) * 1995-08-31 2001-12-13 Isad Electronic Sys Gmbh & Co Antriebsschlupfsteuerungssystem für ein kraftfahrzeug unter verwendung einer elektrischen maschine
DE102012200932A1 (de) 2012-01-23 2013-07-25 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Vorrichtung und Verfahren zum Ansteuern einer in einem Fahrzeug angeordneten Elektromaschine
DE102012223867A1 (de) * 2012-12-19 2014-06-26 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Halten eines ein elektrisches Antriebssystem umfassenden Kraftfahrzeugs auf einer geneigten Fläche
DE102013201344B4 (de) 2013-01-29 2022-09-22 Robert Bosch Gmbh Managementsystem für ein elektrisches Antriebssystem und Verfahren zum Einstellen von Betriebsparametern eines elektrischen Antriebssystems
DE102014019119A1 (de) 2014-12-19 2016-06-23 Daimler Ag Antriebsvorrichtung für ein Kraftfahrzeug
DE102016207375A1 (de) 2016-04-29 2017-11-02 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Elektromaschine
DE102016010740A1 (de) 2016-09-03 2017-03-30 Daimler Ag Betreiben eines Antriebsstranges durch kurzzeitigen aktiven Kurzschluss
DE102018201689A1 (de) * 2018-02-05 2019-08-08 Audi Ag Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug sowie entsprechende Bremsanlage
DE102019214347A1 (de) 2019-09-20 2021-03-25 Robert Bosch Gmbh Elektrisches Antriebssystem und Verfahren zur Ansteuerung eines elektrischen Antriebssystems
US11951873B2 (en) * 2021-03-30 2024-04-09 Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. Continuously adaptable braking pedal map system

Also Published As

Publication number Publication date
WO2024132499A1 (de) 2024-06-27
CN120435399A (zh) 2025-08-05
DE102022214086A1 (de) 2024-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE10327502B4 (de) Regelung für Nutzbremsung
DE102005033354B4 (de) Verfahren zur Abdämpfung von Schwingungen im Antriebsstrang eines Elektrofahrzeugs
DE102010007634B4 (de) Verfahren zum Betrieb eines Hybridfahrzeuges
EP3371012B1 (de) Fahrzeug mit einer bremseinrichtung
DE102020114639A1 (de) Verfahren und System zum Steuern eines Bremsens eines Fahrzeugs
DE102009037190A1 (de) Steuervorrichtung für Elektrofahrzeuge
DE102009030816A1 (de) Vorrichtung und Verfahren zur Regelung einer Fahrdynamik
WO2023117288A1 (de) E-achsen-modul eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs
DE102019216525A1 (de) Elektrisches fahrzeug
DE102010031540A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Fahrzeuges, welches mindestens eine elektrische Maschine umfasst
DE102020200852A1 (de) Antriebssystem mit integrierter Wirbelstrombremse
DE102024126337A1 (de) Ein bremssystem für ein fahrzeug
WO2018104044A1 (de) Hybridfahrzeug
EP2861443B1 (de) Fahrzeugstabilisierung für ein hybridfahrzeug bei bremsschlupf der antriebsräder oder erhöhter gefahr hierfür
EP3517377B1 (de) Verfahren zum betrieb eines kraftfahrzeuges sowie kraftfahrzeug
DE102022103806B4 (de) Bremssystemaufbau und Fahrzeug mit einem Bremssystemaufbau
DE19720817C2 (de) Verfahren zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauches in einem Antriebssystem für Fahrzeuge und Antriebssystem
EP3235676B1 (de) Rekuperationsbremsung an einem fahrzeug
DE102010029386B4 (de) Verfahren zum Betreiben eines Antriebsstrangs
WO2024132499A1 (de) Verfahren zum abbremsen eines elektrisch angetriebenen fahrzeugs
DE102016225198A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen einer Leerlaufdrehzahl einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie Kraftfahrzeug
WO2024056541A1 (de) Kraftfahrzeugantriebsstrang und verfahren zum steuern eines bremsbetriebs eines kraftfahrzeugs
DE102010051979B3 (de) Fahrzeug, insbesondere Hybridfahrzeug
DE102010061438A1 (de) Bremssystem für ein Kraftfahrzeug
DE102023108437A1 (de) Steuerverfahren für eine Schaltkupplung im Antriebsstrang eines Fahrzeugs zur Verbesserung der Fahrstabilität

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20250721

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC ME MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)