WO2024022693A1 - Verfahren zum bremsen eines fahrzeugs mit einem elektrischen antriebsmotor, recheneinheit und computerprogramm - Google Patents

Verfahren zum bremsen eines fahrzeugs mit einem elektrischen antriebsmotor, recheneinheit und computerprogramm Download PDF

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WO2024022693A1
WO2024022693A1 PCT/EP2023/067307 EP2023067307W WO2024022693A1 WO 2024022693 A1 WO2024022693 A1 WO 2024022693A1 EP 2023067307 W EP2023067307 W EP 2023067307W WO 2024022693 A1 WO2024022693 A1 WO 2024022693A1
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vehicle
braking
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trajectory
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Martin PACES
Harald Giuliani
Joachim Sick
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60L2260/20—Drive modes; Transition between modes
    • B60L2260/22—Standstill, e.g. zero speed

Definitions

  • the present invention relates to a method for braking a vehicle with an electric drive motor as well as a computing unit and a computer program for carrying it out.
  • wheel brakes or electric motors which are either operated as generators so that a braking magnetic field is induced in the coil of the electric motor, or which are specifically energized in such a way that the electric motor with a the vehicle decelerating moment is applied.
  • the control of electric motors in vehicles is usually based on a target torque as a reference variable. Since electric motors can provide both a positive and a negative torque regardless of the direction of rotation, in the low speed range there is the problem of precisely setting a specific position or speed of the electric motor. It must be ensured that at no time is a moment created that causes the vehicle to accelerate against the desired direction of movement. If, for example, it is desired to brake the vehicle to a standstill using the electric motor, it must be ensured that there is no reversing immediately after the standstill, which is initiated by a corresponding torque from the electric motor.
  • the standstill of the vehicle is usually detected based on an evaluation of the vehicle speed; the vehicle speed in turn is derived from a wheel speed.
  • Incremental encoders are usually used for this, so that the vehicle speed signal is only present as a discontinuous function. Due to this measurement uncertainty and the fact that latencies are present in signal processing, the use of the wheel speed as an input variable for controlling the speed of the vehicle in the low speed range, especially at speeds close to zero, is not suitable.
  • DE 10 2019 205 180 A1 presents a method for braking a vehicle that includes an electric drive motor, wherein the vehicle is brought to a standstill using speed control of the electric drive motor.
  • the invention relates in detail to a method for braking a vehicle with an electric drive motor, wherein in a first braking phase a setpoint for a braking torque is specified to the electric drive motor, with a current speed of the vehicle being recorded as the actual speed, whereby if the actual speed is a Threshold value for a vehicle speed is reached, the specification of the setpoint value for a braking torque is ended and a speed setpoint trajectory is specified in a second braking phase, the speed setpoint trajectory starting from the threshold value for the vehicle speed up to speed zero, and the threshold value for the vehicle speed is determined from a current deceleration of the vehicle and a jerk value.
  • an improved possibility for braking, in particular stopping, a vehicle with an electric drive motor is presented, with a speed setpoint trajectory being determined in a special way.
  • the invention is therefore particularly concerned - in the context of a stopping process - with determining the speed setpoint trajectory.
  • the primary goals are maximum driving comfort and the avoidance of implausible vehicle behavior.
  • the jerk as the rate of change of acceleration over time is crucial for the comfort of a driving maneuver. The smaller the jerk, the more comfortable the maneuver is for the driver. Constant jerk results in a linear change in acceleration. Conversely, for a given change in acceleration within a fixed time, a linear acceleration curve results in the smallest jerk.
  • the threshold value for the vehicle speed is determined as a quotient of the square of the current deceleration of the vehicle and twice the jerk value. With this variant, only a few parameters are included in the determination, so it can be carried out very easily.
  • the jerk value is a predetermined jerk value.
  • it can be specified by the manufacturer based on comfort considerations be. It can also be specified based on vehicle or drive specifications, for example a necessary minimum jerk that can be provided by the vehicle.
  • the speed setpoint trajectory contains a linear decrease in deceleration starting from the current deceleration at the start of the second braking phase to the value zero at zero speed. This results in the smallest possible jerk and therefore the greatest possible comfort.
  • the setpoint speed is reduced to the actual speed and the speed setpoint trajectory is continued starting from the speed setpoint corresponding to the actual speed. This allows effective interference compensation to be achieved.
  • a deceleration setpoint trajectory is determined from the speed setpoint trajectory, and a braking torque precontrol value trajectory is calculated and specified as a function of the deceleration setpoint trajectory.
  • the speed controller has to intervene as little as possible in terms of regulation, since the manipulated variable, in this case a braking torque, is essentially already specified by a pre-control value.
  • the braking torque precontrol value trajectory is determined depending on the setpoint for the braking torque at the end of the first braking phase, on the current deceleration at the start of the second braking phase and on a standstill torque required at the end of the second braking phase to maintain a zero speed of the vehicle.
  • only a few parameters are included in the determination, so that it can be carried out very easily, in particular a standstill torque is already taken into account and therefore does not have to be readjusted later.
  • the braking torque precontrol value trajectory runs linearly starting from the setpoint for the braking torque at the end of the first braking phase up to the standstill torque necessary to maintain a zero speed of the vehicle. With this variant, a linear decrease in deceleration in the speed setpoint trajectory can be achieved very easily.
  • a computing unit according to the invention for example a control unit of a vehicle, is set up, in particular in terms of programming, to carry out a method according to the invention.
  • a machine-readable storage medium is provided with a computer program stored thereon as described above.
  • Suitable storage media or data carriers for providing the computer program are, in particular, magnetic, optical and electrical memories, such as hard drives, flash memories, EEPROMs, DVDs, etc.
  • Figure 1 shows a schematic representation of a vehicle that is set up to carry out an exemplary embodiment of the method according to the invention
  • Figure 2 shows courses of travel distance, vehicle speed, acceleration and jerk during an exemplary stopping process according to an embodiment of the invention.
  • Figure 3 shows courses of travel distance, vehicle speed, acceleration and torque during an exemplary stopping process according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a vehicle 10 that is set up to carry out an exemplary embodiment of the method according to the invention.
  • the vehicle 10 includes a control unit 12, which can in particular be the control unit of a power electronics system.
  • the vehicle 10 further includes an electric drive motor 14, which is designed to drive at least one wheel 11 of the vehicle 10.
  • a sensor device 15 is arranged on the electric drive motor 14 in such a way that the sensor device 15 detects an angular position and/or a speed of the electric drive motor 14 and transmits it to the control unit 12.
  • the control unit 12 is connected to the electric drive motor 14 via a signal line, so that the electric drive motor 14 can be regulated and/or controlled by the control unit 12.
  • FIG. 2 shows an exemplary stopping process in the form of a graph in which the travel distance or position 201, vehicle speed 202, acceleration/deceleration 203 and jerk 204 are plotted against time. It can be seen that in a first braking phase, braking takes place with a constant deceleration up to time to, which is, for example, ao, and is achieved by specifying a target value for a braking torque to the electric drive motor.
  • the speed v 0 is reached as a threshold value for a vehicle speed, which represents the triggering event for the transition to the second braking phase.
  • a speed setpoint trajectory is determined, as explained further below, and the drive motor 14 is braked to a standstill in accordance with this speed setpoint trajectory 202. In particular, this results in a linear decrease in the delay 203 to the value zero at zero speed at time ti.
  • a starting speed is calculated at which cruise control begins.
  • the time course of the speed trajectory can be calculated for a linear decrease in acceleration.
  • acceleration a(t) k ⁇ t + a 0 (1) leads to speed
  • Equation (1) can therefore be changed to:
  • Equation (2) becomes k
  • the jerk k defines how hard or soft stopping feels for the driver. Therefore, it is possible to define k as a calibration parameter and thereby calculate the entry point of the cruise control sequence. In this way, the second braking phase can begin at the point at which the acceleration ramp with the gradient k leads exactly to a standstill based on the current acceleration cio. Assuming that k is defined for the given vehicle, the initial speed can be calculated by eliminating the duration T from the equations.
  • the second braking phase starts accordingly when the actual speed reaches the threshold value vo, v ⁇ vo.
  • a disturbance correction is therefore provided, as described below by way of example with reference to FIG. 3, in the curves of acceleration a, vehicle speed v, travel distance or position x, and torque M during an exemplary stopping process according to one embodiment of the invention are shown.
  • Courses 301 without disturbances are shown in dashed lines, disturbed and corrected courses 302 are shown in solid lines.
  • the time of disruption is marked by line 303.
  • a disturbance such as a bump is detected if, at a certain point in time 303, the actual speed is smaller than the speed setpoint resulting from the speed setpoint trajectory at this point in time.
  • the speed setpoint trajectory is with new initial values ao, vo that exist after the fault are reinitialized.
  • the acceleration gradient k is maintained.
  • the new initial speed v 0 is equal to the measured speed after the disturbance.
  • the measured acceleration signal after the disturbance is noisy and/or delayed by the filter and therefore cannot be used to set the new öö.
  • the reinitialization therefore corresponds to a time jump on the original speed setpoint trajectory, i.e. if at a point in time the actual speed is lower than the setpoint speed specified by the speed setpoint trajectory, the setpoint speed is reduced to the actual speed and the speed setpoint trajectory continues based on the speed setpoint corresponding to the actual speed drive through.
  • the disturbance correction also works for multiple disturbances within the same speed control sequence or even for "continuous" disturbances, i.e. when the actual speed is continuously below the calculated speed.
  • the specification of a braking torque is provided by means of a pilot control, as shown in the bottom diagram in Figure 3.
  • the drive motor is in speed control in the second braking phase (the speed setpoint is specified, e.g. by a higher-level control unit in the vehicle such as the so-called VCU, vehicle control unit), the result can be improved by additionally providing a pilot control torque.
  • a standstill torque MSS.EM which is required to e.g. B. to compensate for the downhill driving force.
  • the standstill torque MSS.EM can be estimated in particular by subtracting the derivative of the speed from the measured longitudinal acceleration of an inertial sensor.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs (10) mit einem elektrischen Antriebsmotor (14), wobei in einer ersten Bremsphase ein Sollwert für ein Bremsmoment an den elektrischen Antriebsmotor (14) vorgegeben wird, wobei eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) als Istgeschwindigkeit erfasst wird, wobei, wenn die Istgeschwindigkeit einen Schwellwert (v0) für eine Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht, die Vorgabe des Sollwerts für ein Bremsmoment beendet wird und in einer zweiten Bremsphase eine Geschwindigkeitssollwerttrajektorie (202) vorgegeben wird, wobei die Geschwindigkeitssollwerttrajektorie ausgehend von dem Schwellwert (v0) für die Fahrzeuggeschwindigkeit bis zur Geschwindigkeit null verläuft, und wobei der Schwellwert (v0) für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird aus einer aktuellen Verzögerung des Fahrzeugs (10) und einem Ruckwert.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor, Recheneinheit und Computerprogramm
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung.
Hintergrund der Erfindung
Zum Bremsen eines Fahrzeugs stehen verschiedene technische Vorrichtungen zur Verfügung, beispielsweise Radbremsen oder auch Elektromotoren, die entweder generatorisch betrieben werden, so dass in der Spule des Elektromotors ein bremsendes Magnetfeld induziert wird, oder die gezielt so bestromt werden, dass der Elektromotor mit einem das Fahrzeug verzögernden Moment beaufschlagt ist.
Die Regelung von elektrischen Motoren in Fahrzeugen basiert in der Regel auf einem Sollmoment als Führungsgröße. Da elektrische Motoren unabhängig von der Drehrichtung sowohl ein positives als auch ein negatives Moment stellen können, besteht im Bereich niedriger Geschwindigkeiten das Problem, eine bestimmte Position oder Geschwindigkeit des elektrischen Motors genau zu stellen. Hierbei muss sichergestellt werden, dass zu keinem Zeitpunkt ein Moment erzeugt wird, dass das Fahrzeug entgegen einer gewünschten Bewegungsrichtung beschleunigt. Falls beispielsweise gewünscht ist, das Fahrzeug mittels des elektrischen Motors bis zum Stillstand abzubremsen, muss sichergestellt werden, dass unmittelbar auf den Stillstand keine Rückwärtsfahrt erfolgt, die durch ein entsprechendes Moment des elektrischen Motors eingeleitet wird. Der Stillstand des Fahrzeugs wird üblicherweise basierend auf einer Auswertung der Fahrzeuggeschwindigkeit erkannt, die Fahrzeuggeschwindigkeit wiederum wird aus einer Raddrehzahl abgeleitet. Hierfür werden üblicherweise Inkrementalgeber verwendet, so dass das Geschwindigkeitssignal des Fahrzeugs nur als unstetige Funktion vorliegt. Bedingt durch diese Messungenauigkeit sowie die Tatsache, dass Latenzen bei der Signalverarbeitung vorhanden sind, ist die Verwendung der Raddrehzahl als Eingangsgröße zur Regelung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs im Bereich niedriger Geschwindigkeiten, insbesondere bei Geschwindigkeiten nahe null, nicht geeignet.
Zur Verbesserung wird in der DE 10 2019 205 180 A1 ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs, das einen elektrischen Antriebsmotor umfasst, vorgestellt, wobei das Fahrzeug unter Verwendung einer Geschwindigkeitsregelung des elektrischen Antriebsmotors zum Stillstand gebracht wird.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß werden ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor sowie eine Recheneinheit und ein Computerprogramm zu dessen Durchführung mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche vorgeschlagen. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung.
Die Erfindung betrifft im Einzelnen ein Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs mit einem elektrischen Antriebsmotor, wobei in einer ersten Bremsphase ein Sollwert für ein Bremsmoment an den elektrischen Antriebsmotor vorgegeben wird, wobei eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs als Istgeschwindigkeit erfasst wird, wobei, wenn die Istgeschwindigkeit einen Schwellwert für eine Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht, die Vorgabe des Sollwerts für ein Bremsmoment beendet wird und in einer zweiten Bremsphase eine Geschwindigkeitssollwert- trajektorie vorgegeben wird, wobei die Geschwindigkeitssollwerttrajektorie ausgehend von dem Schwellwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit bis zur Geschwindigkeit null verläuft, und wobei der Schwellwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird aus einer aktuellen Verzögerung des Fahrzeugs und einem Ruckwert.
Im Rahmen der Erfindung wird eine verbesserte Möglichkeit zum Abbremsen, insbesondere Anhalten eines Fahrzeugs mit elektrischem Antriebsmotor vorgestellt, wobei eine Geschwindigkeitssollwerttrajektorie in besonderer Weise bestimmt wird.
Es hat sich gezeigt, dass für ein komfortables Anhaltemanöver eine relativ hohe Regelgüte erreicht werden muss. Besonders kritisch sind Überschwinger am Ende des Anhaltevorgangs, die das Fahrzeug entgegen der gewünschten Fahrtrichtung beschleunigen und zu einem für den Fahrer unplausiblen Fahrzeugverhalten führen können. Ebenso problematisch sind Ereignisse, die während des Anhaltevorgangs auftreten, wie Bodenwellen oder Hindernisse (Bordsteine). Diese stellen für den Regler eine Störung dar, die er zu kompensieren versucht, was auch für den Fahrer unplausibel sein kann.
Die Erfindung befasst sich daher insbesondere - im Rahmen eines Anhaltevorgangs - mit der Bestimmung der Geschwindigkeitssollwerttrajektorie. Primäre Ziele sind maximaler Fahrkomfort und die Vermeidung von unplausiblem Fahrzeugverhalten. Der Ruck als Änderungsrate der Beschleunigung über die Zeit ist entscheidend für den Komfort eines Fahrmanövers. Je kleiner der Ruck, desto komfortabler wird das Manöver vom Fahrer empfunden. Konstanter Ruck führt zu einer linearen Änderung der Beschleunigung. Umgekehrt ergibt für eine gegebene Änderung der Beschleunigung innerhalb einer festen Zeit eine lineare Beschleunigungskurve den kleinsten Ruck.
In einer Ausgestaltung wird der Schwellwert für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt als Quotient aus dem Quadrat der aktuellen Verzögerung des Fahrzeugs und dem Doppelten des Ruckwerts. Bei dieser Variante gehen nur wenige Parameter in die Bestimmung ein, so dass diese sehr einfach durchführbar ist.
In einer Ausgestaltung ist der Ruckwert ein vorgegebener Ruckwert. Er kann beispielsweise vom Hersteller anhand von Komfortgesichtspunkten vorgegeben sein. Er kann auch anhand von Fahrzeug- bzw. Antriebsspezifikationen vorgegeben sein, z.B. ein notwendiger minimal vom Fahrzeug bereitstellbarer Ruck.
In einer Ausgestaltung ist in der Geschwindigkeitssollwerttrajektorie eine lineare Abnahme der Verzögerung ausgehend von der aktuellen Verzögerung bei Beginn der zweiten Bremsphase bis zum Wert null bei Geschwindigkeit null enthalten. Dies führt zu einem kleinstmöglichen Ruck und damit größtmöglichem Komfort.
Wenn zu einem Zeitpunkt die Istgeschwindigkeit geringer als die durch die Ge- schwindigkeitssollwerttrajektorie vorgegebene Sollgeschwindigkeit ist, wird in einer Ausgestaltung die Sollgeschwindigkeit auf die Istgeschwindigkeit reduziert und die Geschwindigkeitssollwerttrajektorie ausgehend von dem der Istgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeitssollwert weiter durchfahren. Damit kann eine effektive Störungskompensation erzielt werden.
In einer Ausgestaltung wird aus der Geschwindigkeitssollwerttrajektorie eine Ver- zögerungssollwerttrajektorie bestimmt, und es wird eine Bremsmomentvorsteuer- werttrajektorie in Abhängigkeit von der Verzögerungssollwerttrajektorie berechnet und vorgegeben. Durch eine solche Vorsteuerung muss der Geschwindigkeitsregler möglichst wenig regelnd eingreifen, das die Stellgröße, hier ein Bremsmoment, im Wesentlichen bereits durch einen Vorsteuerwert vorgegeben wird.
In einer Ausgestaltung wird die Bremsmomentvorsteuerwerttrajektorie in Abhängigkeit von dem Sollwert für das Bremsmoment am Ende der ersten Bremsphase, von der aktuellen Verzögerung bei Beginn der zweiten Bremsphase und von einem am Ende der zweiten Bremsphase zur Aufrechterhaltung einer Geschwindigkeit null des Fahrzeugs notwendigen Stillstandsdrehmoment bestimmt. Bei dieser Variante gehen nur wenige Parameter in die Bestimmung ein, so dass diese sehr einfach durchführbar ist, wobei insbesondere auch ein Stillstandsdrehmoment bereits berücksichtigt ist und daher später nicht nachjustiert werden muss. In einer Ausgestaltung dem vorstehenden Anspruch, wobei die Bremsmoment- vorsteuerwerttrajektorie ausgehend von dem Sollwert für das Bremsmoment am Ende der ersten Bremsphase linear bis zu dem zur Aufrechterhaltung einer Geschwindigkeit null des Fahrzeugs notwendigen Stillstandsdrehmoment verläuft. Mit dieser Variante kann eine lineare Verzögerungsabnahme in der Geschwindig- keitssollwerttrajektorie sehr einfach erreicht werden.
Eine erfindungsgemäße Recheneinheit, z.B. ein Steuergerät eines Fahrzeugs, ist, insbesondere programmtechnisch, dazu eingerichtet, ein erfindungsgemäßes Verfahren durchzuführen.
Auch die Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens in Form eines Computerprogramms oder Computerprogrammprodukts mit Programmcode zur Durchführung aller Verfahrensschritte ist vorteilhaft, da dies besonders geringe Kosten verursacht, insbesondere wenn ein ausführendes Steuergerät noch für weitere Aufgaben genutzt wird und daher ohnehin vorhanden ist. Schließlich ist ein maschinenlesbares Speichermedium vorgesehen mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm wie oben beschrieben. Geeignete Speichermedien bzw. Datenträger zur Bereitstellung des Computerprogramms sind insbesondere magnetische, optische und elektrische Speicher, wie z.B. Festplatten, Flash- Speicher, EEPROMs, DVDs u.a.m. Auch ein Download eines Programms über Computernetze (Internet, Intranet usw.) ist möglich. Ein solcher Download kann dabei drahtgebunden bzw. kabelgebunden oder drahtlos (z.B. über ein WLAN- Netz, eine 3G-, 4G-, 5G- oder 6G-Verbindung, etc.) erfolgen.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist;
Figur 2 zeigt Verläufe von Fahrtstrecke, Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung und Ruck bei einem beispielhaften Anhaltevorgang gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.
Figur 3 zeigt Verläufe von Fahrtstrecke, Fahrzeuggeschwindigkeit, Beschleunigung und Drehmoment bei einem beispielhaften Anhaltevorgang gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10, das zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens eingerichtet ist. Das Fahrzeug 10 umfasst eine Steuereinheit 12, bei der es sich insbesondere um die Steuereinheit einer Leistungselektronik handeln kann. Das Fahrzeug 10 umfasst ferner einen elektrische Antriebsmotor 14, der dazu eingerichtet ist, wenigstens ein Rad 11 des Fahrzeugs 10 anzutreiben. An dem elektrischen Antriebsmotor 14 ist eine Sensorvorrichtung 15 derart angeordnet, dass die Sensorvorrichtung 15 eine Winkelposition und/ oder eine Drehzahl des elektrischen Antriebsmotors 14 erfasst und an die Steuereinheit 12 übermittelt. Die Steuereinheit 12 steht über eine Signalleitung mit dem elektrischen Antriebsmotor 14 in Verbindung, so dass der elektrische Antriebsmotor 14 durch die Steuereinheit 12 geregelt und/oder gesteuert werden kann.
Möchte beispielsweise ein Fahrer das Fahrzeug zum Stillstand bringen, betätigt er dazu üblicherweise eine Bremse. Im Rahmen einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Bremsvorgang unter Einsatz des Antriebsmotors 14 durchgeführt wird, wie es beispielhaft im Folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren zusammenhängend und übergreifend beschrieben wird. In Figur 2 ist ein beispielhafter Anhaltevorgang in Form eines Graphen dargestellt, in dem Fahrtstrecke bzw. Position 201, Fahrzeuggeschwindigkeit 202, Be- schleunigung/Verzögerung 203 und Ruck 204 gegen die Zeit aufgetragen sind. Es ist erkennbar, dass in einer ersten Bremsphase bis zum Zeitpunkt to mit konstanter Verzögerung gebremst wird, die beispielsweise ao beträgt, und durch Vorgabe eines Sollwerts für ein Bremsmoment an den elektrischen Antriebsmotor erreicht wird.
Zum Zeitpunkt t0 wird die Geschwindigkeit v0 als Schwellwert für eine Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht, was das Auslöseereignis für den Übergang in die zweite Bremsphase darstellt. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Geschwindig- keitssollwerttrajektorie bestimmt, wie weiter unten erläutert, und der Antriebsmotor 14 nach Maßgabe dieser Geschwindigkeitssollwerttrajektorie 202 bis zum Stillstand abgebremst. Insbesondere ergibt sich daraus eine lineare Abnahme der Verzögerung 203 bis zum Wert null bei Geschwindigkeit null zum Zeitpunkt ti.
Im Folgenden wird ein Verfahren zur Berechnung der Geschwindigkeitssollwert- trajektorie gemäß einer Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Auf der Grundlage der Fahrzeugbeschleunigung wird eine Startgeschwindigkeit berechnet, bei der die Geschwindigkeitsregelung beginnt. Die Ausgangsbedingungen (r=r0) lauten dementsprechend: v(t0) Anfangsbeschleunigung v(t0) Anfangsgeschwindigkeit
Am Ende der Trajektorie (t=ti) muss das Fahrzeug zum Stillstand kommen. Dementsprechend lauten die Endbedingungen v(ti) = 0 v(ti) = 0
Anhand der Randbedingungen kann der zeitliche Verlauf der Geschwindig- keitstrajektorie für eine lineare Abnahme der Beschleunigung berechnet werden.
Die Integration der Beschleunigung a(t) = k ■ t + a0 (1) führt zur Geschwindigkeit
Figure imgf000010_0001
Am Ende der Trajektorie erreichen sowohl Geschwindigkeit als auch Beschleunigung den Wert 0: t = T: v = 0, a = 0.
Somit kann Gleichung (1) umgestellt werden zu
0 = k ■ T + a0 (3)
Gleichung (2) wird zu k
0 — — T2 + a0T + v0 (4)
Durch Kombination von (3) und (4) kann die Steigung k (Ruck) eliminiert werden, was die Dauer der Trajektorie bis zum Erreichen des Stillstandes ergibt:
Figure imgf000010_0002
Nun können die Gleichungen für Beschleunigung v, Geschwindigkeit a und Position x (unter der Annahme, dass x{t = 0) = 0) während des Anhaltevorgangs angegeben werden.
Figure imgf000010_0003
Der Ruck k definiert, wie hart oder weich sich das Anhalten für den Fahrer anfühlt. Daher ist es möglich, k als Kalibrierungsparameter zu definieren und damit den Einstiegspunkt der Geschwindigkeitsregelungssequenz zu berechnen. Auf diese Weise kann die zweite Bremsphase an dem Punkt beginnen, an dem die Beschleunigungsrampe mit der Steigung k ausgehend von der aktuellen Beschleunigung cio genau zum Stillstand führt. llnter der Annahme, dass k für das gegebene Fahrzeug definiert ist, kann die Anfangsgeschwindigkeit berechnet werden, indem die Dauer T aus den Gleichungen eliminiert wird.
Figure imgf000011_0001
Die zweite Bremsphase startet dementsprechend, wenn die Istgeschwindigkeit den Schwellwert vo erreicht, v < vo.
Äußere Kräfte können dazu führen, dass das Fahrzeug schneller als beabsichtigt abbremst, z.B. weil eine Bodenwelle oder Bordsteinkante überfahren wird. In diesem Fall ist es vorteilhaft, die Trajektorie nachzujustieren, was zu einem insgesamt kürzeren Bremsweg führt. Ohne diese Nachjustierung würde die Regelung der Geschwindigkeitsabnahme durch eine Beschleunigung entgegenwirken, um die Sollwerte für die ursprüngliche Trajektorie zu erreichen. Dies soll vermieden werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist daher eine Störkorrektur vorgesehen, wie sie beispielhaft im Folgenden unter Bezugnahme auf Figur 3 beschrieben wird, in der Verläufe von Beschleunigung a, Fahrzeuggeschwindigkeit v, Fahrtstrecke bzw. Position x, und Drehmoment M bei einem beispielhaften Anhaltevorgang gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung gezeigt sind. Verläufe 301 ohne Störung sind gestrichelt gezeichnet, gestörte und korrigierte Verläufe 302 durchgezogen. Der Störungszeitpunkt ist durch die Linie 303 gekennzeichnet. Ein durch die Störung und Nachjustierung erzielter früherer Anhaltezeitpunkt durch die Linie 304.
Ein entsprechendes Vorgehen beruht auf folgenden Annahmen:
Eine Störung wie z.B. Bodenwelle wird erkannt, wenn zu einem bestimmten Zeitpunkt 303 die tatsächliche Geschwindigkeit kleiner ist als der sich zu diesem Zeitpunkt aus der Geschwindigkeitssollwerttrajektorie ergebende Geschwindigkeitssollwert. In diesem Fall wird die Geschwindigkeitssollwerttrajektorie mit neuen Anfangswerten ao, vo, die nach der Störung vorhanden sind, neu initialisiert. Jedoch wird das Beschleunigungsgefälle k beibehalten.
Die neue Ausgangsgeschwindigkeit v0 ist gleich der gemessenen Geschwindigkeit nach der Störung. Es ist jedoch anzunehmen, dass - z.B. wegen der numerischen Differenzierung - das gemessene Beschleunigungssignal nach der Störung verrauscht und/oder durch den Filter verzögert ist und daher nicht zur Einstellung des neuen öö verwendet werden kann.
Die neue Anfangsbeschleunigung ergibt sich aus Gleichung (9) zu
Figure imgf000012_0001
Somit entspricht die Reinitialisierung einem Zeitsprung auf der ursprünglichen Geschwindigkeitssollwerttrajektorie, d.h. wenn zu einem Zeitpunkt die Istge- schwindigkeit geringer als die durch die Geschwindigkeitssollwerttrajektorie vorgegebene Sollgeschwindigkeit ist, wird die Sollgeschwindigkeit auf die Istge- schwindigkeit reduziert und die Geschwindigkeitssollwerttrajektorie ausgehend von dem der Istgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeitssollwert weiter durchfahren.
Die Störungskorrektur funktioniert auch bei mehreren Störungen innerhalb der gleichen Geschwindigkeitsregelungssequenz oder sogar bei "kontinuierlichen" Störungen, d.h. wenn die tatsächliche Geschwindigkeit kontinuierlich unter der berechneten Geschwindigkeit liegt.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die Vorgabe eines Bremsmoments im Wege einer Vorsteuerung vorgesehen, wie im untersten Diagramm in Figur 3 dargestellt. Wenngleich sich der Antriebsmotor in der zweiten Bremsphase in einer Drehzahlregelung (Drehzahlsollwert wird vorgegeben, z.B. von einem übergeordneten Steuergerät im Fahrzeug wie der sog. VCU, engl. Vehicle Control Unit) befindet, kann das Ergebnis durch die zusätzliche Bereitstellung eines Vorsteuerungsmoments verbessert werden.
Dies basiert auf den nachfolgenden Annahmen: Das Vorsteuerdrehmoment Mpu so\\ sein:
Zu Beginn der Geschwindigkeitsregelungssequenz (d.h. am Ende der ersten Bremsphase): Sollwert (Mo, EM) für das Bremsmoment am Ende der ersten Bremsphase.
Am Ende der Geschwindigkeitsregelungssequenz (d.h. am Ende der zweiten Bremsphase bzw. im Stillstand): gleich einem Stillstandsdrehmoment MSS.EM, das benötigt wird, um z. B. die Bergabfahrkraft zu kompensieren. Das Stillstandsdrehmoment MSS.EM kann insbesondere geschätzt werden, indem die Ableitung der Geschwindigkeit von der gemessenen Längsbeschleunigung eines Iner- tialsensors subtrahiert wird.
Während der Geschwindigkeitsregelung: proportional zur gewünschten Beschleunigung.
Das Vorsteuerungsmoment für den Antriebsmotor beträgt somit in einer Ausgestaltung
Figure imgf000013_0001
Die Gleichung ist auch für bei der Korrektur von Störungen gültig. Es ist lediglich zu beachten, dass ao und Mo, EM die Anfangswerte zu Beginn der gesamten Geschwindigkeitsregelungssequenz sind und bei einer Bodenwelle nicht neu initialisiert werden dürfen.

Claims

Ansprüche
1 . Verfahren zum Bremsen eines Fahrzeugs (10) mit einem elektrischen Antriebsmotor (14), wobei in einer ersten Bremsphase ein Sollwert für ein Bremsmoment an den elektrischen Antriebsmotor (14) vorgegeben wird, wobei eine aktuelle Geschwindigkeit des Fahrzeugs (10) als Istgeschwindig- keit erfasst wird, wobei, wenn die Istgeschwindigkeit einen Schwellwert (v0) für eine Fahrzeuggeschwindigkeit erreicht, die Vorgabe des Sollwerts für ein Bremsmoment beendet wird und in einer zweiten Bremsphase eine Geschwindig- keitssollwerttrajektorie (202) vorgegeben wird, wobei die Geschwindigkeitssollwerttrajektorie ausgehend von dem Schwellwert (vo) für die Fahrzeuggeschwindigkeit bis zur Geschwindigkeit null verläuft, und wobei der Schwellwert (v0) für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird aus einer aktuellen Verzögerung des Fahrzeugs (10) und einem Ruckwert.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Schwellwert (v0) für die Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird als Quotient aus dem Quadrat der aktuellen Verzögerung des Fahrzeugs (10) und dem Doppelten des Ruckwerts.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Ruckwert ein minimal vom Fahrzeug bereitstellbarer Ruck größer null oder ein vorgegebener Ruckwert ist.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in der Geschwin- digkeitssollwerttrajektorie (202) eine lineare Abnahme der Verzögerung ausgehend von der aktuellen Verzögerung bei Beginn der zweiten Bremsphase bis zum Wert null bei Geschwindigkeit null enthalten ist.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei, wenn zu einem Zeitpunkt die Istgeschwindigkeit geringer als die durch die Geschwindig- keitssollwerttrajektorie (202) vorgegebene Sollgeschwindigkeit ist, die Sollgeschwindigkeit auf die Istgeschwindigkeit reduziert wird und die Geschwin- digkeitssollwerttrajektorie (202) ausgehend von dem der Istgeschwindigkeit entsprechenden Geschwindigkeitssollwert weiter durchfahren wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei aus der Ge- schwindigkeitssollwerttrajektorie (202) eine Verzögerungssollwerttrajektorie bestimmt wird, wobei eine Bremsmomentvorsteuerwerttrajektorie in Abhängigkeit von der Verzögerungssollwerttrajektorie berechnet und vorgegeben wird.
7. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Bremsmomentvor- steuerwerttrajektorie in Abhängigkeit von dem Sollwert für das Bremsmoment am Ende der ersten Bremsphase, von der aktuellen Verzögerung bei Beginn der zweiten Bremsphase und von einem am Ende der zweiten Bremsphase zur Aufrechterhaltung einer Geschwindigkeit null des Fahrzeugs (10) notwendigen Stillstandsdrehmoment (Mss) bestimmt wird.
8. Verfahren nach dem vorstehenden Anspruch, wobei die Bremsmomentvor- steuerwerttrajektorie ausgehend von dem Sollwert für das Bremsmoment am Ende der ersten Bremsphase linear bis zu dem zur Aufrechterhaltung einer Geschwindigkeit null des Fahrzeugs (10) notwendigen Stillstandsdrehmoment (Mss) verläuft.
9. Recheneinheit, die dazu eingerichtet ist, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche durchzuführen.
10. Computerprogramm, das eine Recheneinheit dazu veranlasst, alle Verfahrensschritte eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen, wenn es auf der Recheneinheit ausgeführt wird.
11. Maschinenlesbares Speichermedium mit einem darauf gespeicherten Computerprogramm nach Anspruch 10.
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