WO2022243079A1 - Kraftfahrzeug mit einem elektrischen antriebssystem mit integrierter pumpe - Google Patents

Kraftfahrzeug mit einem elektrischen antriebssystem mit integrierter pumpe Download PDF

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WO2022243079A1
WO2022243079A1 PCT/EP2022/062424 EP2022062424W WO2022243079A1 WO 2022243079 A1 WO2022243079 A1 WO 2022243079A1 EP 2022062424 W EP2022062424 W EP 2022062424W WO 2022243079 A1 WO2022243079 A1 WO 2022243079A1
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brake
braking
service brake
pump
electric drive
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Matthias MÜLLER-LINKOWITSCH
Daniel Martin
Christian Sibla
Wolfgang Barth
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Zf Friedrichshafen Ag
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    • B60T2270/82Brake-by-Wire, EHB

Definitions

  • the invention relates to a motor vehicle with a service brake system with an electric drive system, the service brake system having a mechanical-electrical conversion of a brake pedal pressure exerted by the driver of the vehicle via an electronic control of a pump into brake pressure from brake devices actuated by means of hydraulic brake circuits and the brake devices for each wheel of the car independently can be electronically controlled by the real brake pedal pressure.
  • the field of application of the invention lies in particular in the automotive industry of electric or hybrid vehicles, in particular for increasing the efficiency of main operating components of electromobility.
  • electric or hybrid vehicles should be improved in terms of performance, but especially in terms of range, compared to passenger cars with combustion engines, which means that there is a need to reduce the electrical energy requirement, above all by reducing weight, but also by reducing and making all electrical consumers and auxiliary operating systems more effective of the main drive to reduce.
  • the options for replacing power guzzlers with more energy-efficient components have almost been exhausted.
  • recuperation brakes In the prior art of electric vehicles, all sorts of different solutions for so-called recuperation brakes have become known, particularly when using the brakes for energy recovery (Battery) recharge or serve to convert braking energy (eddy current brake) into heating energy.
  • the invention is based on the object of finding a way of utilizing synergy effects between the service brake system and the drive system in electric or hybrid vehicles, which promotes the interaction of the two systems and reduces installation space, weight and costs.
  • the task is in a motor vehicle with a service brake system with an electric drive system, wherein the service brake system has a mechanical-electric conversion of a brake pedal pressure exerted by the driver of the vehicle via an electronic control of a pump into brake pressure from brake devices actuated by means of hydraulic brake circuits and the brake devices per wheel of the car are electronically controllable independently of the actual brake pedal pressure, solved in that the pump, which is electronically controlled by the brake pedal pressure, is integrated into the electric drive system and is provided for the fluid circuit of a cooling and lubricating device of the electric drive unit.
  • the pump for pressure build-up in the hydraulic brake circuit and fluid circuit of the cooling and lubricating device of the drive unit is provided for parallel operation. seen and is reciprocally with priority for the brake pressure of the hydraulic brake circuits in case of need of the increased to full braking power of the service brake system 4 unlocked.
  • the pump is expediently provided in its main and permanent function for the operation of the cooling and lubricating device of the drive unit and can only be activated or switched over briefly for the full braking function via the hydraulic brake circuits.
  • the service brake system has a mechatronic unit for control by means of ESP, ASR and/or ABS in order to brake the braking of at least the wheels of the drive axle, preferably all four wheels, not only independently of the actual brake pedal pressure, but independently of one another controlled by ESP sensor data.
  • the mechatronic unit of the service brake system for the ESP control is integrated into the drive system and coupled to the drive unit via interfaces in order to coordinate braking processes of the drive system, which take place using energy recuperation, with braking processes of the service brake system or to combine.
  • the mechatronics unit integrated in the drive system for controlling braking processes with separate sole action of the braking devices on the wheels or with the coupled participation of the drive system using recuperative braking processes of the electric drive unit is designed in such a way that the pump output the pump can be controlled alternately between use for sporadic acute braking processes of the braking systems and continuous loading by the cooling and lubrication system of the drive unit, depending on the braking deceleration requirement of the car.
  • the invention is based on the finding that modern motor vehicles of any drive technology, the service brake system due to integrated safety functions such as electronic stability program (ESP), traction control (ASR), anti-lock braking system (ABS), etc.) is no longer based on direct mechanical contact between the brake pedal and hydraulic brake circuit, but electrically operated control components for the aforementioned vehicle stabilization systems are interposed.
  • ESP electronic stability program
  • ASR traction control
  • ABS anti-lock braking system
  • the core idea of the invention is to use the "electrification" already incorporated into the system of the vehicle service brake in such a way that the existing mechanical/electrical pump for actuating the vehicle service brake is integrated into the electrical drive system for generating pressure in the lubrication and cooling system , in order to save a functionally identical component.
  • the pump of the vehicle service brake By integrating the pump of the vehicle service brake, it can always be strategically used for cooling and lubricating the electric drive system when no braking effect is required in the sense of full or emergency braking. Since simple braking maneuvers in the braking strategy of electric vehicles are usually carried out exclusively or in direct interaction with the drive system (recuperation mode), the pump of the service brake system is available almost continuously at full pump capacity for cooling and lubricating the electric drive system.
  • the pump output that is still available is used - briefly - for cooling and lubricating the electric drive system.
  • the controversial demand for braking power e.g. little cooling/lubrication of the drive system required in the event of emergency braking
  • the mechanical/electrical pump of the service brake system can optionally also be integrated into the electric drive system with brake actuators, sensors and other hardware (such as control units, brake force controllers, etc.). integrated and/or combined with existing components of the drive system.
  • the invention provides a new way of exploiting synergy effects between the service brake system and the electric drive system of electric or hybrid vehicles, in which similar components are integrated into the drive system, with the service brake pump replacing the coolant circulation pump, thereby reducing installation space, weight and costs will.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a drive axle of an electric vehicle with the pump of the service brake system being integrated into the drive system;
  • Fig. 2 a schematic representation of the integration of the entire control of the service brake system, including the mechatronic unit with ESP systems, in the electric drive system.
  • Fig. 1 shows a schematic structure of the drive axle 1 of an electric or hybrid vehicle with an electric drive system 2, which for its two lateral drive shafts 21 has either a common drive unit 22 for both wheels 3 of the drive axle 1 or a separate drive unit for each wheel 3 (Indicated only as a dashed division) and has a cooling and lubricating device 23 which is coupled to the drive unit 22 (possibly including the gear).
  • the service brake system 4 according to the invention comprises a mechanical/electrical pump 41 for generating pressure in the hydraulic brake circuits 42 (shown only stylized) and a separate brake device 43 for each wheel 3, which is preferably designed as a multi-disk brake, in particular as a wear-minimised wet brake.
  • the pump 41 is integrated into the drive system 2 in such a way that the pump 41 also circulates the fluid for cooling and lubricating the electric drive unit 22 via the cooling and lubricating device 23 is operated. Consequently, a pump of the same or similar design that is otherwise available for cooling and lubrication can be omitted, so that the pump 41 operates both separate fluid circuits of cooling and lubrication device 23 and hydraulic brake circuits 42 in parallel.
  • the pump 41 of the service brake system 4 since it is not required at its full power - except for a few full stops - and works more in a pressure maintenance and standby function, according to the invention in its main and permanent function for the operation of the cooling and lubrication device 23 to the drive unit 22 are used. It only has to be able to be released and switched over for a short period of time for the full braking function. In the phases of the braking function, the cooling and lubricating device 23 cannot be used (fully) temporarily, but this only means a slight drop in pressure for the fluid circuit in the heat exchanger system of cooling and lubricating, specifically in a phase in which the drive unit 22 is in any case not operating in high power mode.
  • the dual function of the pump 41 does not lead to any safety risk in either of the two systems that are operated jointly if the pump 41 is operated in parallel and can be switched alternately with priority for the brake pressure of the service brake system 4 if increased to full braking power is required.
  • the service brake system 4 includes a mechatronic unit 44 with an ESP control (possibly combined with ASR and ABS), as is usually part of the brake and stabilization system of modern passenger cars with any drive concept.
  • the ESP control is preferably present on all four wheels 3 (in Fig. 1 only two wheels 3 of the drive axle 1) speed sensors, such as are also used by the ABS, a steering angle sensor (for the intended direction of travel with the steering wheel), lateral acceleration - And yaw rate sensors (for detecting lateral movements of the vehicle) and a computer contained in a mechatronic unit 44 for processing the sensor data is equipped.
  • the aforementioned sensors are assigned to the mechatronic unit 44 here, even though they are mostly arranged decentrally in the vehicle.
  • the ESP contained in the mechatronic unit 44 controls the service brake system 4 with the hydraulic brake circuits 42 when the vehicle driver actuates the brake pedal by means of the pump 41, if necessary for each wheel 3 independently of the other wheels 3, in order to activate them independently of the actual pedal actuation pressure in a case of need determined by the ESP brake differently.
  • Fig. 2 shows a preferred embodiment of the invention, in which the mechatronic unit 44 is integrated into the electric drive system 2 for needs-based braking force control.
  • the mechatronic unit 44 is embedded directly in the drive system 2 in the embodiment according to FIG here for synergy effects also directly with the drive unit 22 and the cooling and lubricating device 23 of the drive system 2.
  • the ESP can ideally also support the braking and stabilization of the car with the drive unit 22.
  • the drive unit 22 is also actively involved in the management of the service brake system 4, which above all ensures that braking processes with a separate, sole effect of the brake devices 43 on the wheels 3 and/or coupled with the effect of the drive system 2 (possibly under Utilization of recuperation processes of the electric drive unit 22) can be controlled.
  • the pump capacity of the pump 41 can also be better controlled in alternating use for sporadic acute (full-load) braking processes and continuous load for cooling and lubricating the drive unit 22 depending on the need for braking deceleration of the car.
  • the mechatronic unit 44 of the service brake system 4 can thus be integrated directly in the drive system 2 and used for further control processes of the electric drive unit 22, its cooling and lubrication device 23 and for the utilization of the drive, braking and stabilization functions of the drive unit 22 or with the entire control system of the electric drive system 2 are combined or even merged.
  • the usual "division of powers" between the drive system 2 and the service brake system 4 is softened or even eliminated, which, in addition to the saving of duplicate existing identical components electric/mechanical pumps, above all synergetic effects in the brake management of electric or hybrid vehicles and a reduction in installation space, weight and costs.
  • the above exemplary embodiments are not limited to the specified configurations of the interaction of the service brake system 4 and the electric drive system 2. but can also extend to other versions, insofar as pumps for braking and electric drive functions are combined (combined) and/or their control is standardized.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Betriebsbremssystem (4) mit einem elektrischen Antriebssystem (2). Die Aufgabe, eine neue Möglichkeit zur Ausnutzung von Synergieeffekten zwischen Betriebsbremssystem (4) und elektrischem Antriebssystem (2) von Pkw zu finden, die im Zusammenwirken der beiden Systeme Bauraum, Gewicht und Kosten reduziert, wird erfindungsgemäß gelöst, indem das Betriebsbremssystem (4), bei dem eine steuerbare elektrischen Pumpe (41) einen ausgeübten Bremspedaldruck in Bremsdruck der hydraulisch betätigten Bremseinrichtungen (43) umgesetzt und die Bremseinrichtungen (43) unabhängig vom Bremspedaldruck steuerbar sind, durch Integration der elektronisch gesteuerten Pumpe (41) des Betriebsbremssystems (4) in das elektrische Antriebssystem (4) ein Parallelbetrieb der Pumpe (41) für den Fluidkreislauf einer Kühl- und Schmierungseinrichtung (23) der elektrischen Antriebseinheit (22) vorgesehen ist.

Description

KRAFTFAHRZEUG MIT EINEM ELEKTRISCHEN ANTRIEBSSYSTEM MIT INTEGRIERTER PUMPE
Die Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem Betriebsbremssystem mit einem elektrischen Antriebssystem, wobei das Betriebsbremssystem eine mechanisch-elektri sche Umsetzung eines vom Fahrzeugführer ausgeübten Bremspedaldruckes über eine elektronische Steuerung einer Pumpe in Bremsdruck von mittels Hydraulikbrems kreisen betätigten Bremseinrichtungen aufweist und die Bremseinrichtungen je Rad des Pkw unabhängig vom realen Bremspedaldruck elektronisch steuerbar sind.
Das Anwendungsgebiet der Erfindung liegt insbesondere in der Automobilindustrie der Elektro- oder Hybridfahrzeuge, insbesondere für die Effizienzsteigerung von Hauptbe- triebskom ponenten der Elektromobilität.
Elektro- oder Hybridfahrzeuge sollen vor allem in der Leistungsfähigkeit, insbesondere aber in der Reichweite gegenüber Pkw mit Verbrennungsmotoren verbessert werden, wodurch sich die Notwendigkeit ergibt, vor allem durch Gewichtseinsparungen, aber auch durch Reduzierung und Effektivierung aller elektrischen Verbraucher und Hilfsbe triebssysteme den elektrischen Energiebedarf zugunsten des Hauptantriebs zu redu zieren. Dabei sind die Möglichkeiten, Stromfresser durch energieeffizientere Bauele mente (z. B. im Beleuchtungssystem , Heizung etc.) zu ersetzen, nahezu ausgeschöpft.
Aufgrund des Fehlens eines permanenten Stromgenerators, der in Elektrofahrzeugen nur sporadisch im Schiebe- oder Bremsbetrieb vom Elektroantrieb zur Verfügung steht, werden zunehmend Anstrengungen unternommen, Synergieeffekte zwischen unterschiedlichen Fahrzeugkomponenten zu finden. Somit werden alle Systeme, die der frühere Verbrennungsmotor mühelos durch die elektrische Betriebsspannung der Lichtmaschine mitversorgt hat, auf den Prüfstand gestellt, wobei nicht nur Hilfssysteme des Fahrzeugs, sondern ebenfalls die Basiskomponenten in Betracht kommen.
Im Stand der Technik der Elektrofahrzeuge sind insbesondere bei der Ausnutzung der Bremsen für die Energierückgewinnung allerlei unterschiedliche Lösungsansätze für sog. Rekuperationsbremsen bekannt geworden, die vornehmlich den Energiespeicher (Akku) nachladen oder aber zur Umwandlung von Bremsenergie (Wirbelstrombremse) in Heizenergie dienen.
Dennoch werden, vornehmlich aus Sicherheitsaspekten, Fahrzeugbetriebsbremssys tem und elektrisches Antriebssystem getrennt voneinander entwickelt und separat ein gesetzt und betrieben, wodurch Synergieeffekte zwischen den Systemen kaum zu stande kommen.
Obwohl es heutzutage Stand der Technik ist, dass eine Betriebsbremse im Pkw vor allem wegen der Zusatzfunktionalitäten, wie ESP (elektronisches Stabilitäts-Pro gramm), ASR, ABS etc., ohne mechanische Verbindung zum Bremspedal den erfor derlichen Bremsdruck über elektronisch gesteuerte Pumpen für die immer noch hyd raulischen Bremszylinder bereitstellt, hat sich die strikte Trennung von Betriebsbremse und Antriebssystem auch für reine Elektrofahrzeuge nicht geändert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zur Ausnutzung von Sy nergieeffekten zwischen Betriebsbremssystem und Antriebssystem in Elektro- oder Hybridfahrzeugen zu finden, die Zusammenwirken der beiden Systeme fördert und Bauraum, Gewicht und Kosten reduziert.
Die Aufgabe wird bei einem Kraftfahrzeug mit einem Betriebsbremssystem mit einem elektrischen Antriebssystem, wobei das Betriebsbremssystem eine mechanisch-elekt rische Umsetzung eines vom Fahrzeugführer ausgeübten Bremspedaldruckes über eine elektronische Steuerung einer Pumpe in Bremsdruck von mittels Hydraulikbrems kreisen betätigten Bremseinrichtungen aufweist und die Bremseinrichtungen je Rad des Pkw unabhängig vom realen Bremspedaldruck elektronisch steuerbar sind, dadurch gelöst, dass die durch den Bremspedaldruck elektronisch gesteuerte Pumpe in das elektrische Antriebssystem integriert ist und für den Fluidkreislauf einer Kühl- und Schmierungseinrichtung der elektrischen Antriebseinheit vorgesehen ist.
Vorteilhaft ist die Pumpe zum Druckaufbau in Hydraulikbremskreis und Fluidkreislauf der Kühl- und Schmierungseinrichtung der Antriebseinheit zum parallelen Betrieb vor- gesehen und ist wechselseitig mit Priorität für den Bremsdruck der Hydraulikbrems kreise im Bedarfsfall der gesteigerten bis vollen Bremsleistung des Betriebsbremssys tems 4 freischaltbar.
Dabei ist die Pumpe zweckmäßig in ihrer Haupt- und Dauerfunktion für den Betrieb der Kühl- und Schmierungseinrichtung der Antriebseinheit vorgesehen und lediglich kurzzeitig für die volle Bremsfunktion über die Hydraulikbremskreise betätigten Brem seinrichtungen freischaltbar oder umschaltbar.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante weist das Betriebsbremssystem eine Me chatronikeinheit für eine Steuerung mittels ESP, ASR und/oder ABS auf, um die Brem sung mindestens der Räder der Antriebsachse, vorzugsweise aller vier Räder, nicht nur unabhängig vom realen Bremspedaldruck, sondern unabhängig voneinander in Abhängigkeit von Sensordaten des ESP zu steuern.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist die Mechatronikeinheit des Betriebs bremssystems für die ESP-Steuerung in das Antriebssystem integriert ist und über Schnittstellen mit der Antriebseinheit gekoppelt, um Bremsprozesse des Antriebssys tems, die unter Nutzung der Rekuperation von Energie ablaufen, mit Bremsvorgängen des Betriebsbremssystems zu koordinieren oder zu kombinieren.
Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die im Antriebssystem integrierte Mechatronikeinheit zur Steuerung von Bremsvorgängen mit separater alleiniger Wir kung der Bremseinrichtungen an den Rädern oder mit gekoppelter Mitwirkung des An triebssystems unter Ausnutzung von rekuperativen Bremsprozessen der elektrischen Antriebseinheit derart ausgebildet ist, dass die Pumpleistung der Pumpe im wechseln den Einsatz für sporadische akute Bremsvorgänge der Bremseinrichtungen und Dau erbelastung durch Kühl- und Schmierungseinrichtung der Antriebseinheit in Abhängig keit vom Bedarf an Bremsverzögerung des Pkw gesteuert werden.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass modernen Kraftfahrzeugen beliebiger Antriebstechnik das Betriebsbremssystem aufgrund von integrierten Sicherheitsfunkti onen, wie elektronisches Stabilitäts-Programm (ESP), Antriebs-Schlupf-Regulierung (ASR), Antiblockiersystem (ABS) etc.) nicht mehr auf direktem mechanischem Kontakt von Bremspedal und Hydraulikbremskreis beruht, sondern elektrisch betriebene Steu erungskomponenten für die vorgenannten Fahrzeugstabilisierungssysteme zwischen geschaltet sind.
Aufgrund dieser umfangreichen Mechatronik der Fahrzeugbetriebsbremse sind bereits grundlegende Voraussetzungen dafür erfüllt, eine weitergehende Integration des Be triebsbremssystems in das elektrische Antriebssystem zu unternehmen. Der Kernge danke der Erfindung liegt nun darin, die im System der Fahrzeugbetriebsbremse be reits eingeflossene „Elektrifizierung“ dahingehend zu nutzen, dass die vorhandene me chanische/elektrische Pumpe zur Betätigung der Fahrzeugbetriebsbremse in das elektrische Antriebssystem für die Druckerzeugung im Schmierungs- und Kühlsystem integriert wird, um eine funktionsgleiche Komponente einzusparen.
Durch die Integration der Pumpe der Fahrzeugbetriebsbremse kann diese strategiebehaf tet für die Kühlung und Schmierung des elektrischen Antriebssystems immer dann ge nutzt werden, wenn keine Bremswirkung im Sinne einer Voll- bzw. Gefahrenbremsung gefordert ist. Da einfache Bremsmanöver in der Bremsstrategie von Elektrofahrzeugen ohnehin meist ausschließlich oder im direkten Zusammenwirken mit dem Antriebssys tem (Rekuperationsmodus) durchgeführt werden, steht die Pumpe des Betriebsbrems systems somit nahezu ununterbrochen mit der vollen Pumpleistung für die Kühlung und Schmierung des elektrischen Antriebssystems zur Verfügung.
Wenn eine Betätigung der Betriebsbremse erfolgt (aktiv oder passiv) wird - kurzzeitig - die noch zur Verfügung stehende Pumpenleistung für die Kühlung und Schmierung des elektrischen Antriebssystems verwendet. Der kontroverse Bedarf der Bremsleis tung (bspw. bei Vollbremsung wenig Kühlung/Schmierung des Antriebssystems erfor derlich) begünstigt eine strategisch ideale Pumpenauslegung entsprechend dem Ener giebedarf.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung kann die mechanische/elektrische Pumpe des Be triebsbremssystems gegebenenfalls auch mit Bremsaktuatorik, Sensorik und weiterer Hardware (wie Steuergerät, Bremskraftregler etc.) in das elektrische Antriebssystem integriert und/oder mit vorhandenen Komponenten des Antriebssystems kombiniert werden.
Zusätzlich entstehen durch diese Integration noch weitere Vorteile durch Vereinfa chung von artverwandten Funktionen, wie z.B. Wegfahrsperre, bei der die Aktivierung der Betriebsbremse die Parksperre im elektrischen Antriebssystem ersetzt.
Durch die Erfindung wird eine neue Möglichkeit zur Ausnutzung von Synergieeffekten zwischen Betriebsbremssystem und elektrischem Antriebssystem von Elektro- oder Hybridfahrzeugen realisiert, bei der gleichartige Komponenten in das Antriebssystem in tegriert, wobei die Pumpe der Betriebsbremse die Kühlmittelumlaufpumpe ersetzt, und dadurch Bauraum, Gewicht und Kosten reduziert werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Antriebsachse eines Elektrofahrzeugs mit Integration der Pumpe des Betriebsbremssystems in das Antriebssystem;
Fig. 2: eine schematische Darstellung der Integration der gesamten Steuerung des Betriebsbremssystems, inklusive der Mechatronikeinheit mit ESP-Systemen, in das elektrische Antriebssystem.
Fig. 1 zeigt einen schematischen Aufbau der Antriebsachse 1 eines Elektro- oder Hyb ridfahrzeugs mit einem elektrischen Antriebssystem 2, das für seine beiden Seitenan triebswellen 21 entweder eine gemeinsame Antriebseinheit 22 für beide Räder 3 der Antriebsachse 1 oder aber eine für jedes Rad 3 separate Antriebseinheit (nur als ge strichelte Teilung angedeutet) enthält, und über eine Kühl- und Schmierungseinrich tung 23 verfügt, die mit der Antriebseinheit 22 (gegebenenfalls inklusive Getriebe) ge koppelt ist. Das erfindungsgemäße Betriebsbremssystem 4 umfasst eine mechanische/elektri sche Pumpe 41 zur Druckerzeugung in den (nur stilisiert gezeigten) Hydraulikbrems kreisen 42 sowie je eine separat pro Rad 3 vorhandene Bremseinrichtung 43, die vor zugsweise als Lamellenbremse, insbesondere als verschleißminimierte Nassbremse ausgeführt ist.
Für das aus Sicherheitsredundanzgründen in Fahrzeugen mit Elektroantrieb immer noch vorherrschende und auch hier angenommene System der Hydraulikbremskreise 42, wird die Pumpe 41 in das Antriebssystem 2 derart integriert, dass mit der Pumpe 41 auch der Fluidumlauf für die Kühlung und Schmierung der elektrischen Antriebsein heit 22 über die Kühl- und Schmierungseinrichtung 23 betrieben wird. Folglich kann eine ansonsten für Kühlung und Schmierung vorhandene Pumpe gleicher oder ähnli cher Bauart entfallen, sodass die Pumpe 41 beide separaten Fluidkreisläufe von Kühl- und Schmierungseinrichtung 23 und Hydraulikbremskreise 42 parallel betreibt.
Das ist deshalb relativ problemfrei möglich, da die Hydraulikbremskreise 42 bei Per sonenkraftwagen (Pkw) mit elektrischer Antriebseinheit 22 in der Regel nur noch für Bremsvorgänge, die Voll- oder Gefahrenbremsung darstellen, voll gefordert sind und alle übrigen Bremsvorgänge unter Nutzung von Rekuperation von Energie durch elekt rische Komponenten, vornehmlich vom elektrischen Antriebssystem 2 übernommen werden.
Somit kann die Pumpe 41 des Betriebsbremssystems 4, da sie - außer bei wenigen Vollbremsungen - nicht mit ihrer vollen Leistung benötigt wird und mehr in einer Druckerhaltungs- und Bereitschaftsfunktion arbeitet, erfindungsgemäß in ihrer Haupt- und Dauerfunktion für den Betrieb der Kühl- und Schmierungseinrichtung 23 der An triebseinheit 22 verwendet werden. Sie muss dabei nur kurzzeitig für die volle Brems funktion freischaltbar sein und umgeschaltet werden. In den Phasen der Bremsfunktion kann die Kühl- und Schmierungseinrichtung 23 zwar vorübergehend nicht (voll) be dient werden, was jedoch lediglich einen geringen Druckabfall für den Fluidkreislauf im Wärmetauschersystem von Kühlung und Schmierung bedeutet und zwar in einer Phase, in der die Antriebseinheit 22 jedenfalls nicht im Hochleistungsmodus betrieben wird. Die Doppelfunktion der Pumpe 41 führt somit zu keinem Sicherheitsrisiko in keinem der beiden gemeinsam bedienten Systeme, wenn die Pumpe 41 parallel betrieben wird und wechselseitig mit Priorität für den Bremsdruck des Betriebsbremssystems 4 im Bedarfsfall der gesteigerten bis vollen Bremsleistung umschaltbar ist.
Grundlegend umfasst das Betriebsbremssystem 4 eine Mechatronikeinheit 44 mit ei ner ESP-Steuerung (ggf. mit ASR und ABS kombiniert), wie sie üblicherweise zum Brems- und Stabilisierungssystem von modernen Personenkraftwagen mit beliebigem Antriebskonzept gehört. Die ESP-Steuerung ist dabei mit vorzugsweise an allen vier Rädern 3 (in Fig. 1 nur zwei Räder 3 der Antriebsachse 1 ) vorhandenen Dreh zahlsensoren, wie sie auch vom ABS genutzt werden, einem Lenkwinkelsensor (für mit dem Lenkrad beabsichtigte Fahrtrichtung), Querbeschleunigungs- und Gierraten sensoren (zur Erfassung von Querbewegungen des Fahrzeugs) sowie einem in einer Mechatronikeinheit 44 enthaltenen Rechner zur Verarbeitung der Sensordaten ausge stattet. Zur Vereinfachung der Beschreibung werden die vorgenannten Sensoren, ob gleich sie im Fahrzeug mehrheitlich dezentral angeordnet sind, hier der Mechatroni keinheit 44 zugerechnet.
Das in der Mechatronikeinheit 44 enthaltene ESP steuert das Betriebsbremssystem 4 mit den Hydraulikbremskreisen 42 bei Brembspedalbetätigung durch den Fahrzeug führer mittels der Pumpe 41 gegebenenfalls für jedes Rad 3 unabhängig von den an deren Rädern 3, um diese unabhängig vom tatsächlichen Pedalbetätigungsdruck in einem vom ESP bestimmten Bedarfsfall unterschiedlich abzubremsen.
Fig. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführung der Erfindung, bei der die Mechatronikeinheit 44 zur bedarfsgerechten Bremskraftsteuerung in das elektrische Antriebssystem 2 in tegriert ist.
Die Mechatronikeinheit 44 ist zusätzlich zur elektrischen/mechanischen Pumpe 41 , wie sie bereits in Fig. 1 zum kombinierten Druckaufbau für Hydraulikbremskreise 42 und Kühl- und Schmierungseinrichtung 23 vorgesehen war, in der Ausführung gemäß Fig. 2 direkt in das Antriebssystem 2 mit eingebettet und kann hier für Synergieeffekte unmittelbar auch mit der Antriebseinheit 22 und der Kühl- und Schmierungseinrichtung 23 des Antriebssystems 2 sorgen.
Soweit Schnittstellen mit der Steuerung des Antriebssystems 2 (ggf. mit separat steu erbarem Getriebe) vorhanden und mit der Mechatronikeinheit 44 verknüpft sind, kann das ESP im Idealfall mit der Antriebseinheit 22 die Bremsung und Stabilisierung des Pkw zusätzlich unterstützen .Damit ergibt sich der zusätzliche Vorteil, die Antriebsein heit 22 auch aktiv in das Management des Betriebsbremssystems 4 mit einzubinden, wodurch vor allem gesichert werden kann, dass Bremsvorgänge mit separater alleini ger Wirkung der Bremseinrichtungen 43 an den Rädern 3 und/oder gekoppelter Mit wirkung des Antriebssystems 2 (ggf. unter Ausnutzung von Rekuperationsprozessen der elektrischen Antriebseinheit 22) gesteuert werden können.
Dadurch kann zugleich die Pumpleistung der Pumpe 41 besser im wechselnden Ein satz für sporadische akute (Volllast-) Bremsvorgänge und Dauerbelastung für Kühlung und Schmierung der Antriebseinheit 22 in Abhängigkeit vom Bedarf an Bremsverzö gerung des Pkw gesteuert werden.
Die Mechatronikeinheit 44 des Betriebsbremssystems 4 kann somit im Antriebssystem 2 direkt integriert und für weitere Steuerungsprozesse der elektrischen Antriebseinheit 22, deren Kühl- und Schmierungseinrichtung 23 und für die Ausnutzung der Antriebs- , Brems- und Stabilisierungsfunktionen der Antriebseinheit 22 genutzt oder mit dem gesamten Steuerungssystem des elektrischen Antriebssystems 2 kombiniert oder so gar verschmolzen werden.
Mit den vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten der Erfindung wird die übli che „Gewaltenteilung“ zwischen Antriebssystem 2 und Betriebsbremssystem 4 aufge weicht oder sogar aufgehoben, wodurch neben der Einsparung von doppelt vorhande nen baugleichen Komponenten elektrisch/mechanischen Pumpen vor allem synerge tische Effekte im Bremsmanagement von Elektro- oder Hybridfahrzeugen sowie eine Reduzierung von Bauraum, Gewicht und Kosten erreichbar sind. Die obigen Ausfüh rungsbeispiele sind jedoch nicht auf die angegebenen Gestaltungen des Zusammen wirkens von Betriebsbremssystem 4 und elektrischem Antriebssystem 2 beschränkt, sondern können sich auch auf andere Ausführungen erstrecken, soweit eine Zusam menführung (Vereinigung) von Pumpen für Brems- und elektrische Antriebsfunktionen erfolgt und/oder deren Steuerung vereinheitlicht wird.
Bezuqszeichen Antriebsachse (elektrisches) Antriebssystem Antriebsseitenwelle (elektrische) Antriebseinheit Kühl- und Schmierungseinrichtung Rad Betriebsbremssystem (mechanische/elektrische) Pumpe Hydraulikbremskreis Bremseinrichtung Mechatronikeinheit io

Claims

Patentansprüche
1 . Kraftfahrzeug mit einem Betriebsbremssystem mit einem elektrischen An triebssystem, wobei das Betriebsbremssystem (4) eine mechanisch -elektrische Um setzung eines vom Fahrzeugführer ausgeübten Bremspedaldruckes über eine elekt ronische Steuerung einer Pumpe (41 ) in Bremsdruck von mittels Hydraulikbremskrei sen (42) betätigten Bremseinrichtungen (43) aufweist und die Bremseinrichtungen (43) je Rad (3) des Pkw unabhängig vom realen Bremspedaldruck elektronisch steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die durch den Bremspedaldruck elektronisch ge steuerte Pumpe (41) in das elektrische Antriebssystem (2) integriert ist und für den Flu idkreislauf einer Kühl- und Schm ierungseinrichtung (23) der elektrischen Antriebsein heit (22) vorgesehen ist.
2. Kraftfahrzeug mit einem Betriebsbremssystem nach Anspruch 1 , dadurch ge kennzeichnet, dass die Pumpe (41 ) zum Druckaufbau in Hydraulikbremskreis (42) und Fluidkreislauf der Kühl- und Schmierungseinrichtung (23) der Antriebseinheit (22) zum parallelen Betrieb vorgesehen ist und wechselseitig mit Priorität für den Bremsdruck der Hydraulikbremskreise (42) im Bedarfsfall einer gesteigerten bis vollen Bremsleis tung des Betriebsbremssystems (4) freischaltbar ist.
3. Kraftfahrzeug mit einem Betriebsbremssystem nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Pumpe (41 ) in ihrer Haupt- und Dauerfunktion für den Betrieb der Kühl- und Schmierungseinrichtung (23) der Antriebseinheit (22) vorgesehen ist und lediglich kurzzeitig für die volle Bremsfunktion über die Hydraulikbremskreise (42) be tätigten Bremseinrichtungen (43) freischaltbar oder umschaltbar ist.
4. Kraftfahrzeug mit einem Betriebsbremssystem nach Anspruch 1 , dadurch ge kennzeichnet, dass das Betriebsbremssystem (4) eine Mechatronikeinheit (44) für eine Steuerung mittels elektronischer Stabilisierungsprogramme (ESP) aufweist, um die Bremsung mindestens der Räder (3) der Antriebsachse (1 ) nicht nur unabhängig vom realen Bremspedaldruck, sondern unabhängig voneinander in Abhängigkeit von Sen sordaten des ESP zu steuern.
5. Kraftfahrzeug mit einem Betriebsbremssystem nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, dass die Mechatronikeinheit (44) des Betriebsbremssystems (4) für die ESP-Steuerung in das Antriebssystem (2) integriert ist und über Schnittstellen mit der Antriebseinheit (22) gekoppelt ist, um Bremsprozesse des Antriebssystems (2), die unter Nutzung der Rekuperation von Energie ablaufen, mit Bremsvorgängen des Be triebsbremssystems (4) zu koordinieren oder zu kombinieren.
6. Kraftfahrzeug mit einem Betriebsbremssystem nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass die im Antriebssystem (2) integrierte Mechatronikeinheit (44) zur Steuerung von Bremsvorgängen mit separater alleiniger Wirkung der Bremseinrich tungen (43) an den Rädern (3) oder gekoppelter Mitwirkung des Antriebssystems (2) unter Ausnutzung von rekuperativen Bremsprozessen der elektrischen Antriebseinheit (22) derart ausgebildet ist, dass die Pumpleistung der Pumpe (41) im wechselnden Einsatz für sporadische akute Bremsvorgänge der Bremseinrichtungen (43) und Dau erbelastung durch Kühl- und Schmierungseinrichtung (23) der Antriebseinheit (22) in Abhängigkeit vom Bedarf an Bremsverzögerung des Pkw gesteuert werden.
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