WO2025119415A1 - Bremsblending in elektrofahrzeugen mit rekuperations- und reibungsbremse - Google Patents

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Marvin ROSS
Alan BARRERA BOHORQUEZ
Benedikt Grubauer
Simon Ortmann
Doris Maria WIMMER
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    • B60L2260/00—Operating Modes
    • B60L2260/40—Control modes
    • B60L2260/46—Control modes by self learning

Definitions

  • the invention relates to a braking arrangement in or of electric vehicles, i.e., vehicles with an electric drive.
  • the invention assumes that the braking arrangement of such vehicles includes a regenerative brake, i.e., a brake for regenerative braking, and a friction brake.
  • a vehicle is known from US 2009/0118887 A1.
  • This vehicle comprises a powertrain system and a friction braking system that transmits traction torque to a powertrain.
  • the powertrain system includes a torque machine and an energy storage device connected to the torque machine, wherein the torque machine transmits traction torque to the powertrain.
  • a method for controlling regenerative braking and friction braking comprises monitoring a vehicle operating point, determining a braking torque request, and determining a regenerative braking motor torque ratio based on the vehicle operating point, wherein the regenerative braking motor torque ratio depends nonlinearly on the vehicle operating point, and applying the friction brake based on the regenerative braking motor torque ratio and the braking torque request.
  • the object of the invention is to provide improvements with regard to such a brake arrangement.
  • the object is achieved by a method according to patent claim 1.
  • Preferred or advantageous embodiments of the invention and other categories of invention emerge from the further claims, the following description and the attached figures.
  • the method is, in particular, a computer-implemented method.
  • the method serves to determine one or more braking characteristic curves for a braking arrangement of a vehicle.
  • the vehicle is, in particular, a motor vehicle or automobile, in particular a passenger car.
  • the vehicle contains an electric drive, in particular an electric motor, and is, in particular, a fully electric vehicle (BEV, Battery Electric Vehicle) or a hybrid electric vehicle ((P)HEV, (Plugin) Hybrid Electric Vehicle), which, in addition to the electric drive, also has a combustion drive, e.g., a gasoline or diesel engine.
  • BEV Battery Electric Vehicle
  • (P)HEV, (Plugin) Hybrid Electric Vehicle which, in addition to the electric drive, also has a combustion drive, e.g., a gasoline or diesel engine.
  • the braking system includes a friction brake and a regenerative braking system.
  • the latter is part of the electric drive or motor.
  • the regenerative braking system e.g., the motor, can recover electrical energy from the vehicle's deceleration during coasting and feed it back into a traction battery, for example.
  • the braking characteristic curve to be determined has a variable limit speed and gradient and, if necessary, other variable parameters.
  • the braking characteristic curve has the following functionality: If braking is required above the limit speed, the vehicle is braked exclusively using the regenerative braking system. Below the limit speed, the proportion (X) of the friction brake in the desired total braking power increases with decreasing speed according to the gradient, starting at 0% of the respective braking power up to 100% of the respective braking power. The proportion of the regenerative braking system decreases accordingly (100% - X) with decreasing speed. Both braking components always add up to 100% of the required braking power.
  • the proportion of the regenerative braking system is then 0% and the vehicle is braked exclusively using the friction brake.
  • the minimum speed can also be zero.
  • "Gradient” here is to be understood in particular in the sense of a classic linear gradient of the braking characteristic. However, a more complex braking characteristic can also be present, e.g., a generally rising and possibly also falling curve. The "gradient” then degenerates into a general parameter/set of parameters that describes a corresponding characteristic curve.
  • the speed profile describes a temporal progression of the vehicle's target speed over time for a simulated vehicle journey.
  • an initial braking characteristic curve is provided, as described above, which has certain (starting) values for the limit speed and the gradient and possibly other parameters, if available.
  • the vehicle's journey is simulated based on the speed profile and the current braking characteristic curve. This simulates the current actual speed at which the vehicle is currently moving.
  • the regenerative braking is simulated if the actual speed is above the limit speed. If the currently simulated actual speed is below the limit speed, the braking is simulated based on the use of parts of the regenerative braking and parts of the friction braking, depending on the current characteristic curve point (actual speed and the associated distribution of braking between the two brakes). As the actual speed decreases, the proportion of friction braking increases and the proportion of recuperation braking decreases.
  • the simulated journey is evaluated during or at the end of the simulation: Based on at least one quality criterion, a respective value of at least one quality parameter is determined for the currently applicable braking characteristic. Specifically, a value is determined for each quality parameter based on a respective quality criterion.
  • the quality parameter describes the quality of the braking characteristic in the vehicle during the simulated journey.
  • the quality criterion is used to determine the value of the quality parameter during the journey based on determined simulation values, for example, actual speed, actual acceleration, actual distance traveled, etc.
  • the number of iterations can be predefined or determined dynamically during the execution of the procedure based on a termination criterion. For example, a termination criterion checks whether the previous iterations have already delivered the desired values for a quality criterion.
  • a modified braking characteristic is generated by changing at least the limit speed and/or the gradient (or other parameters, if available) of the braking characteristic.
  • a new run is started with the modified braking characteristic, and the journey is simulated again with the same speed profile.
  • At least one of the values of one of the quality parameters is determined as a selected value with an associated quality parameter based on an evaluation criterion. For example, this could be a highest or lowest numerical value, or a numerical value that most closely corresponds to a desired specification or a specific target value.
  • At least those braking characteristics that were the basis for the selected values and quality parameters in the simulation, i.e. that led to these, are provided as selected and real braking characteristics.
  • the real braking characteristics are intended or configured for storage in the real vehicle.
  • the values or quality parameters that characterize the corresponding braking characteristics are also provided.
  • Simulations can also be performed with different speed profiles.
  • the real braking characteristics determined using this method are calculated and numerical data (braking characteristics and optionally associated values/quality parameters). These have a real technical effect. This effect is achieved when the data is used according to its intended technical purpose.
  • This technical purpose here is the use/storage and utilization as real braking characteristics or values of quality parameters in a real braking system of a real vehicle.
  • the braking characteristics or values/quality parameters are specifically adapted for the intended technical application. They are data, namely braking characteristics, for controlling a technical device, namely the actual braking arrangement in the real vehicle, for use in the real vehicle. There, the actual braking effect is then generated based on the braking characteristic, allowing, for example, a driver to select a desired braking characteristic (e.g., "sporty,” “energy-saving,” etc.) based on the quality parameters or their values, if several braking characteristics have been stored in the vehicle for selection.
  • a desired braking characteristic e.g., "sporty,” “energy-saving,” etc.
  • the invention is based on the practical observation that, depending on the vehicle manufacturer, brake biending (transition of the braking torque via pure recuperation of the electric motor to pure braking torque via the friction brakes, i.e. disc brakes, drum brakes, etc.) is implemented differently. It would be desirable to also implement a brake biending strategy for a multi-disk brake (complementary brake) integrated into the drive train.
  • brake biending transition of the braking torque via pure recuperation of the electric motor to pure braking torque via the friction brakes, i.e. disc brakes, drum brakes, etc.
  • a methodology for determining the optimal brake biending strategy (brake characteristic curve) of electric vehicles for two (recuperation and friction brake) and also for more than two braking systems (friction brake with at least two partial brakes, e.g. wheel brake and complementary brake).
  • the brake bidding for the friction brake (wheel brake and/or complementary brake) in conjunction with the recuperation of the electric motor.
  • This allows different brake bidding strategies (characteristic curves) to be evaluated with regard to reliability, efficiency, and comfort (quality parameters).
  • Brake bidding of the friction brake can be implemented using a simplified ramp control (limit speed and linear gradient) that regulates the intervention of the friction brake/complementary brake during the braking process starting at a specific point in time (below the limit speed) with a specific gradient.
  • various brake bidding strategies different intervention of the friction brake depending on the actual vehicle speed
  • these can be changed to investigate brake binding strategies with regard to reliability, efficiency and comfort for various recuperation-capable electric vehicles.
  • the invention is based on the following considerations: Depending on the electric vehicle, the efficiency of recuperation during braking is insufficient to generate the necessary (a certain predetermined) braking torque for constant deceleration at (below) a certain speed, which is why the friction brake (including the complementary brake) must intervene. In reality, however, the friction brake in recuperation-capable electric vehicles already intervenes at higher speeds (below the speed limit) to ensure greater reliability and comfort. There are various options for the friction brake to intervene (brake biending strategies).
  • the invention or rather the method/model/simulation arrangement, enables the creation of a target speed profile.
  • the electric motor is controlled via a simulated PID controller based on the delta between the target and (simulated current) actual speed (actual speed less than target speed: electric motor should drive; actual speed greater than target speed: electric motor should decelerate through recuperation).
  • the PID controller of the friction brake (wheel brake and/or complementary brake) is controlled via the delta between the target and actual acceleration (target acceleration less than actual acceleration: friction brake should intervene).
  • a ramp function slope of the braking characteristic curve controls the speed-dependent intervention of the friction brake.
  • the electric motor and wheel and/or complementary brakes provide a driving or braking force, which, together with the driving resistance forces, can be used to calculate/simulate the actual acceleration and speed as output. The actual acceleration and speed are then fed back into the simulated control system to calculate the delta between the target and actual state.
  • Reliability describes the deviation of the distance traveled (simulated actual distance) during a simulated braking from the target distance (determined from the target speed), which allows the response and controllability of the blending of the two or three braking systems to be evaluated.
  • “Comfort” is assessed based on the jerk (derivative of the vehicle's acceleration) at the start of braking.
  • a larger jerk means that passengers feel a sudden force (such as that felt when braking and being slightly pushed out of the seat), which should be avoided.
  • This evaluation methodology allows the simple evaluation of brake biending strategies for two or more braking systems using the ramp function in order to set an optimized brake biending strategy for different electric vehicles.
  • At least the provided real braking characteristics, and optionally also at least one of the associated values/quality parameters are stored in the real vehicle. This results in a concrete technical use, materialization, or implementation of the simulation results/data determined by the method described above.
  • the reliability of the braking characteristic is determined as a quality parameter. This determination is made using the distance traveled by the vehicle while driving as a quality criterion. Alternatively or additionally, the efficiency of the braking characteristic is determined as a quality parameter. This is made using the energy absorbed by the drive system while driving as a quality criterion. Alternatively or additionally, the comfort of the braking characteristic is determined as a quality parameter. This is made using the time derivative of the vehicle's acceleration while driving as a quality criterion. All of this involves simulated data/quantities. Corresponding quality parameters are particularly meaningful for braking characteristic curves. The determination based on the described quality criteria is particularly easy to carry out during the simulation.
  • a vehicle's braking distance is selected as the travel distance on which reliability or its determination in the quality criterion is based.
  • Reliability is determined based on the deviation of an actual braking distance from a specified target braking distance. Reliability or its value thus describes a measure of how well the vehicle can implement a braking request in order to achieve the shortest possible braking distance.
  • the actual/target braking distance is a portion of the actual/target distance traveled by the vehicle in the simulation that is attributable to a braking application.
  • the method is carried out for a vehicle that has a combination brake consisting of a wheel brake and a complementary brake as a friction brake.
  • a complementary brake is one that is not located locally on a single wheel, but acts centrally on at least two wheels in a drive train.
  • a complementary brake is one that is coupled to a motor shaft of the electric traction motor. This thus serves to complementarily decelerate the traction motor.
  • “Complementary” therefore means that the deceleration acts alongside or in addition to the regenerative braking or the regenerative operation of the traction motor.
  • the method can also be used to assess or evaluate the quality of braking characteristics in a vehicle with a combination brake and to find the desired braking characteristics.
  • the method provides a braking characteristic curve that also includes a particularly variable partial characteristic curve or sub-characteristic curve.
  • the partial characteristic curve describes a distribution of the braking by the friction brake between the wheel brake and the complementary brake.
  • the partial characteristic curve can be fixed, but is also, in particular, variable.
  • the partial characteristic curve can describe a speed-dependent or speed-independent distribution between the wheel brake and the complementary brake.
  • the "braking characteristic” is then specifically a set of characteristic curves/characteristic field.
  • a braking characteristic as described above for controlling the proportions of friction brake and regenerative brake is then only a part of the characteristic field.
  • the second braking characteristic (partial characteristic) then serves to distribute the friction braking power between the wheel brake and the complementary brake. In the process, at least one change to the set of characteristic curves is then made between two passes.
  • the partial characteristic curve can also describe a speed-independent division between the wheel brake and the complementary brake.
  • the vehicle's travel is simulated by determining an actual acceleration of the vehicle as the leading actual variable in the process based on contributions from the drive system and the braking arrangement, as well as the vehicle's driving resistance. Contributions from the drive system and the braking arrangement depend on the target speed or the driving profile. The vehicle's driving resistance is at least predetermined, but optionally also dependent on the target speed. "Leading actual variable" means that further actual variables are then derived from the actual acceleration in the simulation.
  • an actual speed of the vehicle is derived by integrating the actual acceleration
  • an actual distance traveled by the vehicle is derived by integrating the actual speed
  • a characteristic value for perceptible jerking (change in acceleration over time) in the vehicle is derived by time-deriving the actual acceleration.
  • a force acting on the vehicle is first determined from the contributions of the drive system, braking system, and driving resistance.
  • the acceleration is then determined by evaluating the force with the vehicle mass (inertia).
  • the actual acceleration can be determined particularly easily and reliably using this method, and further actual values can be generated from this particularly easily.
  • an actual acceleration is simulated or determined in the method.
  • the time-integrated actual acceleration serves as the actual speed of the braking characteristic.
  • the actual acceleration is determined as the leading actual variable in the method, as explained above. This makes it particularly easy to determine the actual speed underlying the braking characteristic.
  • braking by the friction brake in the vehicle is only simulated if a determined actual braking acceleration (its magnitude) is less than a target braking acceleration (its magnitude) derived from the target speed.
  • braking is only simulated if a negative actual acceleration (braking acceleration) is present, and only if this is lower than the target braking acceleration, i.e., without the use of the friction brake, a desired target braking of the vehicle according to the speed profile cannot be achieved or achieved. Only when the friction brake is applied does it apply according to the braking characteristic curve, as explained above.
  • the object of the invention is also achieved by a device/system for data processing, comprising means for carrying out (the steps) of the method according to the invention.
  • the object of the invention is also achieved by a computer program or computer program product comprising instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to the invention/the steps of the method according to the invention.
  • the object of the invention is also achieved by a computer-readable medium, in particular a storage medium, comprising instructions which, when executed by a computer, cause the computer to carry out the method according to the invention/the steps of the method according to the invention.
  • Figure 1 shows a simulation arrangement for a vehicle
  • Figure 2 shows the braking characteristic curve from Figure 1 in detail
  • Figure 3 is a flowchart for a method executed in the simulation setup of Figure 1.
  • Figure 1 shows a simulation setup 2 in which a vehicle 4 is simulated.
  • the simulation setup is computer-implemented, i.e., implemented as a computer program on a computer (not shown in detail).
  • the vehicle 4 has an electric drive 6, here an electric motor.
  • the vehicle 4 has a brake assembly 8.
  • the brake assembly 8 contains a friction brake 10 and a regenerative brake 12.
  • the regenerative brake 12 is part of the drive 6 and is implemented in that the electric motor absorbs kinetic energy of the vehicle 4 during coasting and converts it into electrical energy, and the vehicle 4 thereby actively braking. The recovered energy is fed back into a drive battery (not shown) of vehicle 4.
  • vehicle 4 includes a friction brake 10, which is designed as a combination brake 50, which in turn includes a wheel brake 52 and a complementary brake 54.
  • the respective wheel brakes 52 each act on an individual wheel (not shown) of vehicle 4.
  • the complementary brake 54 acts jointly on all wheels of the all-wheel-drive vehicle 4 by braking the entire drive train (not shown) of vehicle 4.
  • the complementary brake 54 is a multi-disk brake coupled to a motor shaft (not shown) of the electric motor.
  • the brake arrangement 8 has a brake characteristic curve 14, here a ramp function, or the brake characteristic curve 14 is assigned to the brake arrangement 8.
  • FIG. 2 shows the braking characteristic curve 14 in detail. This representation is purely qualitative.
  • the braking characteristic curve 14 has a limit speed VG and a gradient ST. In the example, the braking characteristic curve 14 is linear.
  • the braking characteristic curve 14 assigns a respective braking torque MB to a current actual speed vIST of the vehicle 4, which is to be generated by the braking arrangement 8 on the vehicle 4.
  • Figure 2 shows, in addition to the braking characteristic curve 14, the conditions for an exemplary specific braking torque 20 required over the entire possible actual speed range of the vehicle 4. Also plotted in Figure 2 is the maximum braking torque 22 (recuperation) that is available or can be provided by the regenerative braking system 12 for all speeds vIST. Therefore, the regenerative braking system 12 cannot provide more braking torque than the maximum braking torque 22 in any situation of the vehicle 4. Therefore, during a braking operation for the vehicle 4, the regenerative braking system 12 can also be used alone for actual speeds vIST greater than the limit speed VG in order to fully provide the required braking torque 20. The use of the Friction brake 10 is therefore not necessary here, since the required braking torque 20 is below the maximum possible braking torque 22.
  • the maximum possible braking torque 22 of the recuperation brake 12 is no longer sufficient to generate the required braking torque 20.
  • the use of the friction brake 10 is therefore necessary if the braking torque 20 is to be achieved.
  • the friction brake 10 is only activated for values of the actual speed vIST below the limit speed VG.
  • a proportion ARE of 100% of the required braking torque MB is provided by the recuperation brake 12. Below the limit speed VG, this proportion ARE decreases linearly.
  • the example shows a situation with a proportion ARE of 60% at a specific actual speed vIST that is current at a simulation time.
  • the remaining 40% of the braking torque MB (100% -ARB) ARB is provided by the friction brake 10 as the ARB component.
  • the ARB component therefore increases linearly from 0% to 100%.
  • the ARE component decreases by the same amount from 100% to 0%. Both components ARB and ARB add up to 100% of the required braking torque MB at any actual speed vIST.
  • the simulation arrangement 2 in Figure 1 simulates the vehicle 4 and, thanks to the braking characteristic curve 14, also the braking behavior just described.
  • Figure 2 further shows that, in addition to the braking characteristic curve described so far, a sub-characteristic curve or partial characteristic curve 56 is assigned to the braking characteristic curve 14.
  • this is a component of the overall braking characteristic curve 14, which therefore represents a characteristic curve family or a set of characteristics.
  • the partial characteristic curve 56 describes how the component ARB of the friction brake 10 determined by the braking characteristic curve 14 is applied to a share ARA of the wheel brake 52 and a share AKO of the complementary brake 54 are to be divided or are divided.
  • Figure 3 explains a computer-implemented method for determining one or more braking characteristic curves 14 for the vehicle 4. The method is carried out in or with the aid of the simulation arrangement 2.
  • a speed profile 24 for a journey 26 of the vehicle 4 is provided as input for the simulation.
  • the speed profile 24 describes the temporal progression of a target speed vSOLL of the vehicle 4 over time t.
  • an initial braking characteristic curve 14, as shown in solid lines in Figure 2 is provided.
  • Steps 2 and 3 are now carried out for a specific number of runs D, which are indicated in the figure by an arrow.
  • step S2 the journey 26 of the vehicle 4 is simulated based on the speed profile 24 and the currently valid braking characteristics 14.
  • step S3 for this journey 26, a respective value Wa1, Wb1, Wc1 ("1" since this is the first run D) of a respective quality parameter 30a-c (simulation output) for the currently valid braking characteristic 14 is determined based on a respective quality criterion 28a-c.
  • the values W for the simulated journey 26 of the vehicle 4 are numerically determined or generated. Since the simulation is based on the current braking characteristic 14, the currently determined values W are assigned to this braking characteristic 14.
  • step S4 it is then checked whether a certain number of passes D has been reached. In the example, this is a fixed number of three. Alternatively, it could be checked whether a previously defined termination criterion for the passes D has been met, e.g., a certain value W of a certain quality parameter 30a-c has been reached, which will not be explained in detail here.
  • a modified braking characteristic 14 is generated or the braking characteristic 14 is modified in a step S5 between two passes D (first and second).
  • the limit speed VG is first changed to VG' and the gradient ST to ST', which is indicated by dashed lines in Figure 2.
  • Steps S2 to S4 are then repeated in the second pass D, and values W2a-c are determined.
  • Step S5 the braking characteristic curve 14 is then modified again by changing the partial characteristic curve 56 as indicated by the dashed line. Steps S2 to S4 are then repeated in the third pass D, and values W3a-c are determined.
  • step S4 it is determined that all three passes D have been completed (indicated by a check mark in Figure 3). Then, in a step S6, based on an evaluation criterion 32, at least one of the values W of one of the quality parameters 30a-c is determined as the selected value (the quality parameter 30a-c associated with the selected value W is thus also selected).
  • a step S7 the underlying braking characteristics 14 associated with the selected values W (and selected quality parameters 30a-c) are provided as selected braking characteristics 14' for storage in the real vehicle 4.
  • the associated values W are also provided together with these as selected values W (and the quality parameters 30a-c') for storage.
  • the method can end here.
  • the braking characteristics 14' (associated values W / quality parameters 30') provided in step S7 are subsequently or additionally stored as real braking characteristics 14, values W and quality parameters 30 in the real vehicle 4 in a step S8. From then on, the vehicle 4 can actually use the real braking characteristics 14, values W / quality parameters 30' in a real journey 26.
  • a current value of the target speed vSOLL is compared with the currently applicable actual speed vIST.
  • This provides one of the contributions 40 to a force F acting on the vehicle 4.
  • Further contributions 40 to the force F come from the simulated braking arrangement 8 and simulated driving resistances 42 of the vehicle 4 during travel 26.
  • the resulting force F is offset against the vehicle mass mF and in this way an actual acceleration alST for the motor vehicle 4 is determined. This is determined here as the leading actual variable 44. This means that further actual values are derived from it.
  • the actual speed vIST is determined from the actual acceleration alST by time integration, and the time integration of this speed in turn produces an actual distance sIST covered by the vehicle 4.
  • a target distance sSOLL is determined by time integration, which the vehicle 4 should cover during the journey 26 based on the ideally implemented speed profile 24.
  • a target acceleration aSOLL is determined by time differentiation.
  • An acceleration deviation da aSOLL - alST is determined from the target acceleration aSOLL and the actual acceleration alST.
  • the braking characteristic curve 14 is based on the determined actual speed vIST as the time-integrated actual acceleration alST.
  • the reliability of the braking characteristics 14 is specifically determined as quality parameter 30a.
  • the associated quality criterion 28a consists in comparing the actual braking distance bIST actually traveled for a braking application as the part of the actual distance alST attributable to the braking application with the corresponding target braking distance bSOLL (part of the braking distance sSOLL attributable to the braking application) (deviation ds) and evaluating it. This results in the values W1 -3a.
  • the efficiency of the vehicle 4 is determined as quality parameter 30b.
  • Quality criterion 28b here is the determination of the total energy E that the drive system 6 absorbs during the entire simulated journey 26. This leads to values W1 -3b of the quality parameter 30b.
  • Quality parameter 30c The comfort of the braking characteristics 14 is determined as quality parameter 30c.
  • Quality criterion 28c is the time derivative of the actual acceleration alST, which allows for the detection of corresponding jerks (the steepness of the change in the actual acceleration alST over time t) when initiating or ending braking operations. This determines the corresponding values W1-3c of quality parameter 30c.

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  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Ermittlung einer Bremskennlinie (14) für eine Bremsanordnung (8) eines Fahrzeuges (4) wird in einer Simulationsanordnung (2) ein Geschwindigkeitsprofil (24) für eine simulierte Fahrt (26) des Fahrzeuges (4) und eine Bremskennlinie (14) bereitgestellt, und für eine bestimmte Anzahl von Durchgängen (D): die Fahrt (26) des Fahrzeuges (4) simuliert und werden Qualitätsparameter (30a-c) für die aktuell geltende Bremskennlinie (14) ermittelt, wobei zwischen Durchgängen (D) die Bremskennlinie (14) geändert wird, nach Abschluss der Durchgänge (D) ein ausgewählter Wert (W1-3a-c) eines Qualitätsparameters (30a-c) ermittelt und die zugrundeliegende Bremskennlinie (14) zur Ablage in dem realen Fahrzeug (4) bereitgestellt, wobei die Bremsanordnung (8) eine Reibungsbremse (10) und eine Rekuperationsbremse (12) aufweist, wobei die Bremskennlinie (14) eine Grenzgeschwindigkeit (VG) und eine Steigung (ST) aufweist, wobei das Fahrzeug (4) oberhalb der Grenzgeschwindigkeit (VG) ausschließlich mit der Rekuperationsbremse (12) abgebremst wird und unterhalb der Grenzgeschwindigkeit (VG) mit abnehmender Geschwindigkeit (vIST) der Anteil (ARB) der Reibungsbremse (10) an der Bremsung gemäß der Steigung (ST) ansteigt und der Anteil (ARE) der Rekuperationsbremse (12) entsprechend abnimmt.

Description

Bremsblendinq in Elektrofahrzeugen mit Rekuperations- und Reibungsbremse
Die Erfindung betrifft eine Bremsanordnung in bzw. von Elektrofahrzeugen, also Fahrzeugen mit einem elektrischen Fahrantrieb. Dabei geht die Erfindung davon aus, dass die Bremsanordnung solcher Fahrzeuge eine Rekuperationsbremse, d.h. eine Bremse zum rekuperativen Bremsen, und eine Reibungsbremse enthält.
Aus der US 2009 / 0118887 A1 ist ein Fahrzeug bekannt. Dieses umfasst ein Antriebsstrangsystem und ein Reibungsbremssystem, das Traktionsdrehmoment mit einem Antriebsstrang überträgt. Das Antriebsstrangsystem enthält eine Drehmomentmaschine und eine mit der Drehmomentmaschine verbundene Energiespeichervorrichtung, wobei die Drehmomentmaschine Traktionsdrehmoment mit dem Antriebsstrang überträgt. Ein Verfahren zur Steuerung des regenerativen Bremsens und des Reibungsbremsens umfasst das Überwachen eines Fahrzeugbetriebspunkts, das Bestimmen einer Bremsdrehmomentanforderung und das Bestimmen eines Motordrehmomentverhältnisses des regenerativen Bremsens basierend auf dem Fahrzeugbetriebspunkt, wobei das Motordrehmomentverhältnis des regenerativen Bremsens nichtlinear vom Fahrzeugbetriebspunkt abhängt, und Betätigen der Reibungsbremse basierend auf dem Motordrehmomentverhältnis des regenerativen Bremsens und der Bremsdrehmomentanforderung.
Aufgabe der Erfindung ist es, Verbesserungen hinsichtlich einer derartigen Bremsanordnung anzugeben.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren gemäß Patentanspruch 1 . Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sowie anderer Erfindungskategorien ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren. Bei dem Verfahren handelt es sich insbesondere um ein computerimplementiertes Verfahren. Das Verfahren dient zur Ermittlung einer oder mehrerer Bremskennlinie für eine Bremsanordnung eines Fahrzeuges. Das Fahrzeug ist insbesondere ein Kraftfahrzeug bzw. Automobil, insbesondere ein Personenkraftwagen. Das Fahrzeug enthält einen elektrischen Fahrantrieb, insbesondere einen Elektromotor, und ist insbesondere ein vollelektrisches Fahrzeug (BEV, Battery Electric Vehicle) oder ein hybridelektrisches Fahrzeug ((P)HEV, (Plugin) Hybrid Electric Vehicle), welches neben dem elektrischen Fahrantrieb noch einen Verbrennungs-Fahrantrieb, z.B. einen Otto- oder Dieselmotor, aufweist.
Die Bremsanordnung enthält eine Reibungsbremse und eine Rekuperationsbremse. Letztere ist insbesondere Teil des elektrischen Fahrantriebs bzw. des Motors. Mit anderen Worten kann die Rekuperationsbremse, z.B. der Motor, in einem Schubbetrieb elektrische Energie aus der Abbremsung des Fahrzeugs rückgewinnen und z.B. in eine Fahrbatterie rückspeisen.
Die zu ermittelnde Bremskennlinie weist eine veränderbare Grenzgeschwindigkeit und Steigung und gegebenenfalls weitere veränderbare Parameter auf. Im Fahrzeug hat die Bremskennlinie folgende Funktionalität: Im Fall einer gewünschten Abbremsung wird oberhalb der Grenzgeschwindigkeit das Fahrzeug ausschließlich mit der Rekuperationsbremse abgebremst. Unterhalb der Grenzgeschwindigkeit nimmt mit abnehmender Geschwindigkeit gemäß der Steigung der Anteil (X) der Reibungsbremse an der gewünschten Gesamtbremsleistung zu, beginnend bei 0 % der jeweiligen Bremsleistung bis zu 100 % der jeweiligen Bremsleistung. Im gleichen Maße (100% - X) nimmt der Anteil der Rekuperationsbremse entsprechend mit abnehmender Geschwindigkeit ab. Beide Bremsanteile summieren sich stets zu 100 % der jeweils geforderten Bremsleistung. Insbesondere gilt: ab bzw. unterhalb einer Minimalgeschwindigkeit beträgt der Anteil der Rekuperationsbremse dann 0% und die Abbremsung des Fahrzeugs erfolgt ausschließlich noch mithilfe der Reibungsbremse. Die Minimalgeschwindigkeit kann auch bei Null liegen. "Steigung" ist hier insbesondere im Sinne einer klassischen linearen Steigung der Bremskennlinie zu verstehen. Insbesondere kann jedoch auch ein komplexerer Verlauf einer Bremskennlinie gegeben sein, z.B. eine allgemeine ansteigende und ggf. auch wieder abfallende Kurve. Die "Steigung" entartet dann zu einem allgemeinen Parameter / Parametersatz, der einen entsprechenden Kennlinienverlauf beschreibt.
Bei dem Verfahren wird in einer das Fahrzeug simulierenden Simulationsanordnung (die zumindest teils, insbesondere vollständig computerimplementiert ist) folgendes durchgeführt:
Zunächst wird ein Geschwindigkeitsprofil bereitgestellt. Das Geschwindigkeitsprofil beschreibt einen zeitlichen Verlauf einer Soll Geschwindigkeit des Fahrzeuges über der Zeit für eine simulierte Fahrt des Fahrzeuges.
Weiterhin wird eine initiale Bremskennlinie, wie sie oben beschrieben wurde, bereitgestellt, welche bestimmte (Start-)Werte für die Grenzgeschwindigkeit und die Steigung und ggf. weitere Parameter, falls vorhanden, aufweist.
Für eine bestimmte Anzahl von Durchgängen werden dann folgende Schritte ausgeführt:
In jedem Durchgang wird die Fahrt des Fahrzeuges anhand des Geschwindigkeitsprofils und der aktuell vorliegenden Bremskennlinie simuliert. Dabei wird eine aktuelle Ist-Geschwindigkeit simuliert, mit der sich das Fahrzeug aktuell bewegt. Bei einer simulierten Abbremsung des Fahrzeuges während der Fahrt wird ausschließlich die Nutzung der Rekuperationsbremse simuliert, wenn die Ist- Geschwindigkeit über der Grenzgeschwindigkeit liegt. Liegt die aktuell simulierte Ist- Geschwindigkeit unterhalb der Grenzgeschwindigkeit, wird je nach aktuellem Kennlinienpunkt (Ist-Geschwindigkeit und zugehörige Verteilung der Abbremsung auf die beiden Bremsen) die Abbremsung anhand der Nutzung von Anteilen der Rekuperationsbremse und Anteilen der Reibungsbremse simuliert. Anhand der Steigung nimmt mit abnehmender Ist-Geschwindigkeit der Anteil der Reibungsbremse zu und der Anteil der Rekuperationsbremse ab.
In jedem Durchgang wird während bzw. am Ende der Simulation die simulierte Fahrt bewertet: Anhand wenigstens eines Qualitätskriteriums wird ein jeweiliger Wert wenigstens eines Qualitätsparameters für die aktuell geltende Bremskennlinie ermittelt. Insbesondere wird pro Qualitätsparameter anhand eines jeweiligen Qualitätskriteriums ein Wert ermittelt. Der Qualitätsparameter beschreibt, welche Qualität die Bremskennlinie im Fahrzeug während der simulierten Fahrt liefert. Das Qualitätskriterium dient der Ermittlung des Wertes des Qualitätsparameters während der Fahrt anhand ermittelter Simulationswerte, zum Beispiel Ist-Geschwindigkeit, Ist- Beschleunigung, zurückgelegte Ist-Fahrstrecke usw.
Die Anzahl der Durchgänge kann vorgegeben sein oder auch dynamisch nach einem Abbruchkriterium während der Ausführung des Verfahrens ermittelt werden. Z.B. wird in einem Abbruchkriterium geprüft, ob die bisherigen Durchgänge bereits gewünschte Werte eines Qualitätskriteriums geliefert haben.
Zwischen je zwei Durchgängen wird eine geänderte Bremskennlinie erzeugt, indem wenigstens die Grenzgeschwindigkeit und / oder die Steigung (oder weitere Parameter, falls vorhanden) der Bremskennlinie verändert werden. Nach der entsprechenden Veränderung wird ein neuer Durchlauf mit der geänderten Bremskennlinie begonnen und erneut die Fahrt mit dem selben Geschwindigkeitsprofil simuliert.
Nach Abschluss aller Durchgänge wird anhand eines Bewertungskriteriums wenigstens einer der Werte eines der Qualitätsparameter als ausgewählter Wert mit zugehörigem Qualitätsparameter ermittelt. Beispielsweise ist dies ein höchster oder niedrigster Zahlenwert oder ein Zahlenwert der am nächsten einer gewünschten Vorgabe oder einem bestimmten Zielwert entspricht.
Wenigstens diejenigen Bremskennlinien, die in der Simulation den ausgewählten Werten und Qualitätsparametern zugrunde lagen, also zu diesen geführt haben, werden als ausgewählte und reale Bremskennlinien bereitgestellt. Die realen Bremskennlinien dienen bzw. sind eingerichtet zur Ablage in dem realen Fahrzeug. Optional werden neben den Bremskennlinien auch die Werte bzw. Qualitätsparameter mit bereitgestellt, welche die entsprechende Bremskennlinien charakterisieren.
Simulationen können auch mit unterschiedlichen Geschwindigkeitsprofilen durchgeführt werden.
Bei den gemäß dem Verfahren ermittelten realen Bremskennlinien handelt es sich um berechnete und numerische Daten (Bremskennlinien und optional auch zugeordnete Werte / Qualitätsparameter). Diese haben eine reale technische Wirkung. Diese Wirkung wird erzeugt, wenn die Daten entsprechend der beabsichtigten technischen Verwendung verwendet werden. Diese technische Verwendung ist hier die Verwendung / Ablage und Nutzung als reale Bremskennlinien bzw. Werte von Qualitätsparametern in einer realen Bremsanordnung eines realen Fahrzeuges.
Die Bremskennlinien bzw. Werte/Qualitätsparameter als durch eine numerische Simulation erzeugte Daten sind speziell für die beabsichtigte technische Verwendung angepasst. Sie sind Daten, nämlich Bremskennlinien, zur Steuerung einer technischen Vorrichtung, nämlich der realen Bremsanordnung in dem realen Fahrzeug, um in dem realen Fahrzeug eingesetzt zu werden. Dort wird dann die tatsächliche Bremswirkung anhand der Bremskennlinie erzeugt und zum Beispiel einem Fahrer ermöglicht, anhand der Qualitätsparameter bzw. deren Werten eine gewünschte Bremskennlinie auszuwählen (z.B. "sportlich", "energiesparend", usw.), wenn mehrere Bremskennlinien zur Auswahl in dem Fahrzeug abgelegt wurden.
Die Erfindung beruht auf der Beobachtung aus der Praxis, dass je nach Fahrzeughersteller das Bremsbiending (Übergang des Bremsmoments über reine Rekuperation des Elektromotors zu reinem Bremsmoment über die Reibungsbremsen, also Scheibenbremsen, Trommelbremsen etc.) anders implementiert wird. Wünschenswert wäre es, auch für eine in den Antriebsstrang integrierte Lamellenbremse (Komplementärbremse) eine Bremsbiendingstrategie zu implementieren.
Gemäß der Erfindung ergibt sich eine Methodik zur Ermittlung der optimalen Bremsbiendingstrategie (Bremskennlinie) von Elektrofahrzeugen für zwei (Rekuperations- und Reibungsbremse) und auch für mehr als zwei Bremssysteme (Reibungsbremse mit mindestens zwei Teilbremsen, z.B. Radbremse und Komplementärbremse).
Gemäß der Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, das Bremsenbiending für die Reibungsbremse (Radbremse und/ oder Komplementärbremse) in Verbindung mit der Rekuperation des Elektromotors auszuwerten. So können verschiedene Bremsbiendingstrategien (Kennlinien) hinsichtlich Zuverlässigkeit, Effizienz und Komfort (Qualitätsparameter) ausgewertet werden. Somit wird die Möglichkeit geschaffen, durch Anpassung der Fahrzeugparameter (Bremskennlinie, aber auch Fahrzeugdaten, die der Simulation zugrunde liegen) für jedes rekuperationsfähige Elektrofahrzeug eine optimierte Bremsbiendingstrategie mit Reibungsbremse (Radbremse und/oder Komplementärbremse) zu erstellen.
Das Bremsbiending der Reibungsbremse (insbesondere der Komplementärbremse) kann durch eine vereinfachte Rampenregelung (Grenzgeschwindigkeit und lineare Steigung) realisiert werden, die ab einem bestimmten Zeitpunkt (unterhalb der Grenzgeschwindigkeit) mit einer bestimmten Steigung den Eingriff der Reibungsbremse / Komplementärbremse im Bremsvorgang regelt. Über die Rampe wird der Eingriff der Reibungsbremse (Radbremse oder Komplementärbremse) geregelt (Rampenfunktion = Bremskennlinie). Über die erfindungsgemäße Methodik können durch Anpassung der Rampenfunktion verschiedene Bremsbiendingstrategien (unterschiedliches Eingreifen der Reibungsbremse abhängig von der Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeugs) ausgewertet werden. Durch Hinterlegen der Fahrzeugparameter (Nutzung in der Simulation) können diese geändert werden, um Bremsbiendingstrategien hinsichtlich Zuverlässigkeit, Effizienz und Komfort für verschiedene rekuperationsfähige Elektrofahrzeuge zu untersuchen.
Die Erfindung beruht auf folgenden Überlegungen: Die Effizienz der Rekuperation reicht je nach Elektrofahrzeug ab einer (unterhalb einer) bestimmten Geschwindigkeit während eines Bremsvorgangs nicht aus, um das notwendige (ein bestimmtes vorgegebenes) Bremsmoment für eine konstante Verzögerung aufzubringen, weshalb die Reibungsbremse (u.a. Komplementärbremse) eingreifen muss. In der Realität greift die Reibungsbremse bei rekuperationsfähigen Elektrofahrzeugen allerdings bereits bei höheren Geschwindigkeiten (unterhalb der Grenzgeschwindigkeit) ein, um eine bessere Zuverlässigkeit und einen besseren Komfort zu gewährleisten. Hier gibt es verschiedene Möglichkeiten für das Eingreifen der Reibungsbremse (Bremsbiendingstrategien).
Die Erfindung bzw. das Verfahren / Modell / Simulationsanordnung ermöglicht die Aufgabe eines Soll-Geschwindigkeitsprofils. In der Simulation gilt: Über das Delta von Soll- und (simulierter aktueller) Ist-Geschwindigkeit wird der Elektromotor über einen simulierten PID-Regler geregelt (Ist- kleiner Soll-Geschwindigkeit: Elektromotor soll antreiben; Ist- größer Soll-Geschwindigkeit: Elektromotor soll durch Rekuperation abbremsen). Der PID-Regler von Reibungsbremse (Radbremse und / oder Komplementärbremse) wird über das Delta von Soll- zu Ist-Beschleunigung geregelt (Sollbeschleunigung kleiner Ist-Beschleunigung: Reibungsbremse soll eingreifen). Zusätzlich steuert eine Rampenfunktion (Steigung der Bremskennlinie) den geschwindigkeitsabhängigen Eingriff der Reibungsbremse. Diese liefert den Wert Null (0 %) für höhere Geschwindigkeiten (größer Grenzgeschwindigkeit), damit das gesamte Bremsmoment durch Rekuperation erzeugt wird, und steigt mit sinkender Geschwindigkeit (kleiner Grenzgeschwindigkeit) auf den Wert 1 (100%), um den Anteil der Reibungsbremse im Bremsvorgang zu erhöhen (Bremsbiending) bzw. vollständig zu übernehmen (100%). Diese Rampe kann variiert werden (Steigung, Grenzgeschwindigkeit, sonstige Parameter), um verschiedene Bremsbiendingstrategien einfach untersuchen zu können. Elektromotor und Rad- und/oder Komplementärbremse liefern eine Antriebs- bzw. Bremskraft, aus der zusammen mit den Fahrwiderstandskräften die Ist-Beschleunigung und Ist-Geschwindigkeit als Output berechnet / simuliert werden kann. Ist- Beschleunigung und Ist-Geschwindigkeit geht dann wieder in die simulierte Regelung ein, um das Delta zwischen Soll- und Ist-Zustand zu berechnen.
Verschiedene Bremsbiendingstrategien können über die Kriterien Zuverlässigkeit, Effizienz und Komfort (Qualitätskriterien) bewertet werden.
"Zuverlässigkeit" beschreibt die Abweichung des zurückgelegten Wegs (simulierter Ist- Weg) während einer simulierten Bremsung zu dem Soll-Weg (aus der Soll- Geschwindigkeit ermittelt), wodurch das Ansprechverhalten und die Regelbarkeit des Blendings der zwei oder drei Bremssysteme bewertet werden kann.
Die "Effizienz" wird über den Gesamtenergieverbrauch (vom Fahrmotor aufgenommene Energie, ggf. auch vom Verbrennungsmotor bei (P)HEV) bewertet. Ist der Energieverbrauch größer, kann mit der entsprechenden Bremsbiendingstrategie weniger Energie rekuperiert werden.
"Komfort" wird über den Ruck (Ableitung der Beschleunigung am Fahrzeug) zu Biendingbeginn bewertet. Ein größerer Ruck bedeutet, dass die Fahrgäste eine ruckartige Kraft spüren (wie sie z.B. gespürt wird, wenn man beginnt zu bremsen und leicht aus dem Sitz gedrückt wird), was vermieden werden soll.
Damit erlaubt diese Auswertemethodik die einfache Auswertung von Bremsbiendingstrategien für zwei oder mehr Bremssysteme mithilfe der Rampenfunktion, um für verschiedene Elektrofahrzeuge jeweils eine optimierte Bremsbiendingstrategie einzustellen.
Untersuchungen im Modell zeigen, dass bei gleichem Fahrzeug bei Teillastbremsungen durch Blending mit der Komplementärbremse eine größere Menge an rekuperierter Energie als mit der herkömmlichen Radbremse erzielt werden kann, was als Vorteil der Komplementärbremse zu werten ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform werden innerhalb des Verfahrens nach Beendigung der oben erläuterten Schritte wenigstens die bereitgestellten realen Bremskennlinien, optional auch wenigstens einer der zugeordneten Werte / Qualitätsparameter in dem realen Fahrzeug abgelegt. Somit erfolgt eine konkrete technische Nutzung bzw. Dingwerdung bzw. Umsetzung der durch das oben beschriebene Verfahren ermittelten Simulations-Ergebnisse / -Daten.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird als Qualitätsparameter eine Zuverlässigkeit der Bremskennlinie ermittelt. Diese Ermittlung geschieht anhand der vom Fahrzeug zurückgelegten Fahrstrecke während der Fahrt als Qualitätskriterium. Alternativ oder zusätzlich wird eine Effizienz der Bremskennlinie als Qualitätsparameter ermittelt. Dies erfolgt anhand der vom Fahrantrieb aufgenommenen Energie während der Fahrt als Qualitätskriterium. Alternativ oder zusätzlich wird ein Komfort der Bremskennlinie als Qualitätsparameter ermittelt. Dies erfolgt anhand der zeitlichen Ableitung der Beschleunigung des Fahrzeuges während der Fahrt als Qualitätskriterium. Bei alledem handelt es sich um simulierte Daten / Größen. Entsprechende Qualitätsparameter sind besonders aussagekräftig für Bremskennlinien. Die Ermittlung anhand der geschilderten Qualitätskriterien ist besonders einfach während der Simulation durchzuführen.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird als diejenige Fahrstrecke, die der Zuverlässigkeit bzw. deren Ermittlung im Qualitätskriterium zu Grunde gelegt wird, ein Bremsweg des Fahrzeuges gewählt. Die Zuverlässigkeit wird anhand einer Abweichung eines Ist-Bremsweges von einem vorgegebenen Soll-Bremsweg ermittelt. Die Zuverlässigkeit bzw. deren Wert beschreibt somit ein Maß dafür, wie gut das Fahrzeug eine Bremsanforderung umsetzen kann, um einen möglichst kurzen Bremsweg zu erreichen. Der Ist- / Soll-Bremsweg ist ein auf eine Bremsung entfallender Teil der Ist- / Soll-Strecke, die jeweils vom Fahrzeug in der Simulation zurückgelegt wird. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Verfahren für ein Fahrzeug durchgeführt, das als Reibungsbremse eine Kombinationsbremse aus einer Radbremse und einer Komplementärbremse aufweist. Eine Komplementärbremse ist eine solche, die sich nicht lokal an einem einzelnen Rad befindet, sondern zentral in einem Antriebsstrang auf mindestens zwei Räder wirkt. Insbesondere ist eine Komplementärbremse eine an eine Motorwelle des elektrischen Fahrmotors gekoppelt. Diese dient somit zur komplementären Abbremsung des Fahrmotors. "Komplementär" bedeutet also, dass die Abbremsung neben der oder zusätzlich zur Rekuperationsbremse bzw. dem Rekuperationsbetrieb des Fahrmotors wirkt.
Somit können durch das Verfahren auch Bremskennlinien auf ihre Qualität in einem Fahrzeug mit Kombinationsbremse beurteilt bzw. bewertet werden und hier gewünschte Bremskennlinien gefunden werden.
In einer bevorzugten Variante dieser Ausführungsform wird in dem Verfahren eine Bremskennlinie bereitgestellt, die auch eine insbesondere veränderbare Teilkennlinie oder Unterkennlinie enthält. Die Teilkennlinie beschreibt eine Aufteilung der Abbremsung durch die Reibungsbremse auf die Radbremse und die Komplementärbremse. Die Teilkennlinie kann unveränderbar sein, ist insbesondere jedoch auch veränderbar. Die Teilkennlinie kann hierbei eine geschwindigkeitsabhängige oder -unabhängige Aufteilung zwischen Radbremse und Komplementärbremse beschreiben.
Mit anderen Worten kann (falls möglich) durch Veränderung der Teilkennlinie eine Veränderung innerhalb der Reibungsbremse im Zusammenwirken zwischen Radbremse und Komplementärbremse erfolgen. Zwischen zwei Durchgängen im Verfahren wird eine geänderte Bremskennlinie dann dadurch erzeugt, dass die Grenzgeschwindigkeit und / oder die Steigung und / oder (falls veränderbar) die Teilkennlinie bzw. deren Parameter verändert werden. Somit kann im Verfahren auch der Einfluss verschiedener Konfigurationen der Kombinationsbremse in der Reibungsbremse untersucht und bewertet werden. Mit anderen Worten ist die "Bremskennlinie" dann insbesondere ein Kennliniensatz / Kennlinienfeld. Eine Bremskennlinie wie oben beschrieben für die Steuerung der Anteile von Reibungsbremse und Rekuperationsbremse ist dann nur noch ein Teil des Kennlinienfeldes. Die zweite Bremskennlinie (Teilkennlinie) dient dann der Aufteilung der Reibungsbremsleistung auf Radbremse und Komplementärbremse. Im Verfahren wird dann zwischen zwei Durchgängen zumindest eine Änderung am Kennliniensatz durchgeführt.
Die Teilkennlinie kann hierbei auch eine geschwindigkeitsunabhängige Aufteilung zwischen Radbremse und Komplementärbremse beschreiben.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Fahrt des Fahrzeuges dadurch simuliert, dass anhand von Beiträgen des Fahrantriebs und der Bremsanordnung und der Fahrwiderstände des Fahrzeuges eine Ist-Beschleunigung des Fahrzeuges als führende Ist-Größe im Verfahren ermittelt wird. Beiträge des Fahrantriebs und der Bremsanordnung sind dabei von der Soll-Geschwindigkeit bzw. dem Fahrprofil abhängig. Der Fahrwiderstand des Fahrzeuges ist wenigstens vorgegeben, optional jedoch auch von der Soll-geschwindigkeit abhängig. "Führende Ist-Größe" heißt: Aus der Ist-Beschleunigung werden dann weitere Ist-Größen in der Simulation abgeleitet, zum Beispiel durch Integration der Ist-Beschleunigung eine Ist-Geschwindigkeit des Fahrzeuges, durch Integration der Ist-Geschwindigkeit ein zurückgelegter Ist-Weg des Fahrzeuges und durch zeitliche Ableitung der Ist-Beschleunigung ein Kennwert für wahrnehmbares Rucken (Änderung der Beschleunigung über der Zeit) im Fahrzeug.
Insbesondere wird zunächst aus den Beiträgen von Fahrantrieb, Bremsanordnung und Fahrwiderständen eine am Fahrzeug wirkende Kraft ermittelt, die Beschleunigung dann anhand der Bewertung der Kraft mit der Fahrzeugmasse (Trägheit) ermittelt. Die Ist- Beschleunigung kann im Verfahren besonders einfach und zuverlässig ermittelt werden, weitere Ist-Werte hieraus besonders einfach erzeugt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird im Verfahren eine Ist-Beschleunigung simuliert bzw. ermittelt. Die zeitlich integrierte Ist-Beschleunigung wird als Ist- Geschwindigkeit der Bremskennlinie zugrunde gelegt. Insbesondere wird die Ist- Beschleunigung wie oben erläutert als führende Ist-Größe im Verfahren ermittelt. So kann besonders einfach eine der Bremskennlinie zugrunde liegende Ist- Geschwindigkeit ermittelt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Bremsung durch die Reibungsbremse im Fahrzeug nur dann simuliert, wenn eine ermittelte Ist-Bremsbeschleunigung (deren Betrag) kleiner als eine aus der Soll-Geschwindigkeit abgeleitete Soll- Bremsbeschleunigung (deren Betrag) ist. Mit anderen Worten wird eine Bremsung überhaupt nur dann simuliert, wenn eine negative Ist-Beschleunigung vorliegt (Bremsbeschleunigung) und immer nur dann, wenn diese niedriger als die Soll- Bremsbeschleunigung ist, d.h. ohne Einsatz der Reibungsbremse eine gewünschte Soll-Abbremsung des Fahrzeuges gemäß Geschwindigkeitsprofil nicht erreicht bzw. erreichbar ist. Erst bei Einsatz der Reibungsbremse erfolgt deren Einsatz gemäß der Bremskennlinie wie oben erläutert.
Somit kann ein besonders realistisches Fahrzeugverhalten simuliert werden, außerdem wird die Reibungsbremse so nicht unnötigerweise im Fahrzeug simuliert, wenn eine Abbremsung auch über die Rekuperationsbremse oder anderweitig (Fahrwiderstand / Reibung) möglich ist.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch eine Vorrichtung / ein System zur Datenverarbeitung, umfassend Mittel zur Ausführung (der Schritte) des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren / die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen. Die Aufgabe der Erfindung wird auch gelöst durch ein computerlesbares Medium, insbesondere Speichermedium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung durch einen Computer diesen veranlassen, das erfindungsgemäße Verfahren / die Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen.
Die Vorrichtung / das System zur Datenverarbeitung, das Computerprogramm oder Computerprogrammprodukt, das computerlesbare Medium, insbesondere Speichermedium und zumindest ein Teil deren möglicher Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erläutert.
Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:
Figur 1 eine Simulationsanordnung für ein Fahrzeug,
Figur 2 die Bremskennlinie aus Figur 1 im Detail,
Figur 3 ein Ablaufdiagramm für ein in der Simulationsanordnung von Figur 1 ausgeführtes Verfahren.
Figur 1 zeigt eine Simulationsanordnung 2, in der ein Fahrzeug 4 simuliert wird. Die Simulationsanordnung ist hier computerimplementiert, also als Computerprogramm auf einem nicht näher dargestellten Computer implementiert.
Das Fahrzeug 4 weist einen elektrischen Fahrantrieb 6, hier einen Elektromotor, auf. Außerdem weist das Fahrzeug 4 eine Bremsanordnung 8 auf. Die Bremsanordnung 8 enthält eine Reibungsbremse 10 sowie eine Rekuperationsbremse 12. Die Rekuperationsbremse 12 ist hier Teil des Fahrantriebs 6 und dadurch realisiert, dass der Elektromotor in einem Schubbetrieb des Fahrzeuges 4 Bewegungsenergie des Fahrzeuges 4 aufnimmt und in elektrische Energie wandelt, und das Fahrzeug 4 dadurch aktiv abbremst. Die gewonnene also rekuperierte Energie wird in einem nicht dargestellten Fahrakku des Fahrzeuges 4 zurückgespeist.
Im Beispiel enthält das Fahrzeug 4 eine Reibungsbremse 10, welche als Kombinationsbremse 50 ausgeführt ist, die wiederum eine Radbremse 52 und eine Komplementärbremse 54 enthält. Die jeweiligen Radbremsen 52 wirken auf je ein einzelnes nicht dargestelltes Rad des Fahrzeuges 4. Die Komplementärbremse 54 wirkt bremsend auf sämtliche Räder des allradgetriebenen Fahrzeuges 4 gemeinsam ein, indem der gesamte nicht dargestellte Antriebsstrang des Fahrzeuges 4 abgebremst wird. Konkret ist die Komplementärbremse 54 hier eine mit einer nicht dargestellten Motorwelle des Elektromotors gekoppelte Lamellenbremse.
Die Bremsanordnung 8 weist eine Bremskennlinien 14, hier eine Rampenfunktion, auf bzw. ist die Bremskennlinie 14 der Bremsanordnung 8 zugeordnet.
Figur 2 zeigt die Bremskennlinie 14 im Detail. Die Darstellung ist rein qualitativ zu verstehen. Die Bremskennlinie 14 weist eine Grenzgeschwindigkeit VG sowie eine Steigung ST auf. Die Bremskennlinie 14 verläuft im Beispiel linear. Die Bremskennlinie 14 ordnet einer aktuellen Ist-Geschwindigkeit vIST des Fahrzeuges 4 ein jeweiliges Bremsmoment MB zu, welches durch die Bremsanordnung 8 am Fahrzeug 4 zu erzeugen ist.
Figur 2 zeigt neben der Bremskennlinie 14 noch die Verhältnisse für ein über dem gesamten möglichen Ist-Geschwindigkeitsbereich des Fahrzeuges 4 benötigtes beispielhaftes bestimmtes Bremsmoment 20. Aufgetragenen in Figur 2 ist auch ein für alle Geschwindigkeiten vIST maximal durch die Rekuperationsbremse 12 überhaupt maximal verfügbares bzw. leistbares Bremsmoment 22 (Rekuperation). Mehr Bremsmoment als das maximale Bremsmoment 22 kann die Rekuperationsbremse 12 also in keiner Situation des Fahrzeuges 4 leisten. Bei einem Bremsvorgang für das Fahrzeug 4 kann daher für Ist-Geschwindigkeiten vIST größer der Grenzgeschwindigkeit VG die Rekuperationsbremse 12 auch alleine genutzt werden, um das benötigte Bremsmoment 20 vollständig zu leisten. Die Nutzung der Reibungsbremse 10 ist hier also nicht nötig, da das benötigte Bremsmoment 20 unterhalb des maximal möglichen Bremsmoments 22 liegt.
Unterhalb der Grenzgeschwindigkeit VG reicht jedoch das maximal mögliche Bremsmoment 22 der Rekuperationsbremse 12 nicht mehr aus, um das benötigte Bremsmoment 20 zu erzeugen. Der Einsatz der Reibungsbremse 10 ist daher nötig, wenn das Bremsmoment 20 erreicht werden soll.
Gemäß der ausgezogen dargestellten Bremskennlinie 14 wird die Reibungsbremse 10 auch nur für Werte der Ist-Geschwindigkeit vIST kleiner der Grenzgeschwindigkeit VG einsetzt. Oberhalb der Grenzgeschwindigkeit VG wird ein Anteil ARE von 100% des benötigten Bremsmoments MB durch die Rekuperationsbremse 12 zur Verfügung gestellt. Unterhalb der Grenzgeschwindigkeit VG nimmt dieser Anteil ARE linear ab. Im Beispiel ist eine Situation bei einem Anteil ARE von 60% bei einer bestimmten zu einem Simulationszeitpunkt aktuellen IST-Geschwindigkeit vIST gezeigt.
Der restliche zu leistende Anteil (100% -ARB) ARB von 40 % am Bremsmoment MB wird als Anteil ARB durch die Reibungsbremse 10 zur Verfügung gestellt. Mit abnehmender Ist-Geschwindigkeit vIST ab der Grenzgeschwindigkeit VG steigt daher der Anteil ARB von 0 % auf 100 % linear an. Im selben Maße nimmt der Anteil ARE von 100% auf 0% ab. Beide Anteile ARB und ARB ergänzen sich bei jeder Ist- Geschwindigkeit vIST zu 100 % des jeweils benötigten Bremsmoments MB.
Die Simulationsanordnung 2 in Figur 1 simuliert das Fahrzeug 4 und dabei dank der Bremskennlinie 14 auch das eben beschriebene Bremsverhalten.
Figur 2 zeigt weiter, dass der Bremskennlinie 14 neben der bisher beschriebenen Bremskennlinie eine Unterkennlinie oder Teilkennlinie 56 zugeordnet ist. Diese ist mit anderen Worten Bestandteil der gesamten Bremskennlinie 14, die daher ein Kennlinienfeld oder einen Kennliniensatz darstellt. Die Teilkennlinie 56 beschreibt, wie der durch die Bremskennlinie 14 bestimmte Anteile ARB der Reibungsbremse 10 auf einen Anteil ARA der Radbremse 52 und einen Anteil AKO die Komplementärbremse 54 aufzuteilen bzw. aufgeteilt ist.
Beide Anteile ARA und AKO zusammen addieren sich jeweils zu 100%. Diese 100% stellen jeweils den Anteil ARB (von z.B. 40%) der Reibungsbremse 10 am gesamten Bremsmoment MB dar. Betragen in diesem Beispiel die Anteile ARA z.B. 25% und AKO folglich 75%, so leistet die Radbremse 52 insgesamt 10% und die Komplementärbremse 54 30% und die Rekuperationsbremse 60% Anteil am Bremsmoment MB.
Figur 3 erläutert ein hier computerimplementiertes Verfahren zur Ermittlung einer bzw. von mehreren Bremskennlinien 14 für das Fahrzeug 4. Das Verfahren wird in bzw. mit Hilfe der Simulationsanordnung 2 durchgeführt.
In einem ersten Schritt S1 wird als Eingabe für die Simulation ein Geschwindigkeitsprofil 24 für eine Fahrt 26 des Fahrzeuges 4 bereitgestellt. Das Geschwindigkeitsprofil 24 beschreibt den zeitlichen Verlauf einer Soll-Geschwindigkeit vSOLL des Fahrzeuges 4 über der Zeit t. Weiterhin wird eine initiale Bremskennlinie 14, wie sie in Figur 2 ausgezogen gezeigt ist, bereitgestellt.
Für eine bestimmte Anzahl von Durchgängen D, die in der Figur durch einen Pfeil angedeutet sind, werden nun Schritte 2 und 3 durchgeführt. In dem Schritt S2 wird die Fahrt 26 des Fahrzeuges 4 anhand des Geschwindigkeitsprofils 24 und der aktuell gültigen Bremskennlinien 14 simuliert. In dem Schritt S3 wird für diese Fahrt 26 anhand eines jeweiligen Qualitätskriteriums 28a-c ein jeweiliger Wert Wa1 , Wb1 , Wc1 ("1" da es sich um den ersten Durchlauf D handelt) eines jeweiligen Qualitätsparameters 30a- c (Ausgabe der Simulation) für die aktuell geltende Bremskennlinie 14 ermittelt. Die Werte W für die simulierte Fahrt 26 des Fahrzeuges 4 werden dabei numerisch ermittelt bzw. erzeugt. Da der Simulation die aktuelle Bremskennlinien 14 zugrunde liegt, sind die aktuell ermittelten Werte W dieser Bremskennlinie 14 zugeordnet. In einem Schritt S4 wird sodann geprüft, ob eine bestimmte Anzahl der Durchgänge D erreicht ist. Im Beispiel ist dies eine feste Anzahl von drei. Alternativ könnte geprüft werden, ob ein vorher festgelegtes Abbruchkriterium für die Durchgänge D erreicht wurde, z.B. ein bestimmter Wert W eines bestimmten Qualitätsparameters 30a-c erreicht wurde, was hier nicht näher erläutert werden soll.
Da vorliegend noch nicht alle Durchgänge D abgeschlossen sind (angedeutet durch ein Kreuz in Figur 3) wird in einem Schritt S5 zwischen zwei Durchgängen D (erstem und zweitem) eine geänderte Bremskennlinie 14 erzeugt bzw. die Bremskennlinie 14 geändert. Vorliegend wird zunächst die Grenzgeschwindigkeit VG zu VG' und die Steigung ST zu ST' verändert werden, was in Figur 2 gestrichelt angedeutet ist. Sodann werden die Schritte S2 bis S4 im zweiten Durchgang D wiederholt und dabei Werte W2a-c ermittelt.
In einem weiteren Schritt S5 wird sodann die Bremskennlinie 14 nochmals geändert, indem nun die Teilkennlinie 56 wie gestrichelt angedeutet geändert wird. Sodann werden die Schritte S2 bis S4 im dritten Durchgang D wiederholt und dabei Werte W3a- c ermittelt.
Nun wird im Schritt S4 festgestellt, dass alle drei Durchgänge D abgeschlossen sind (angedeuteter Haken in Figur 3). Sodann wird in einem Schritt S6 anhand eines Bewertungskriteriums 32 wenigstens einer der Werte W eines der Qualitätsparameter 30a-c als ausgewählter Wert (der zu dem ausgewählten Wert W zugehörige Qualitätsparameter 30a-c wird damit ebenfalls ausgewählt) ermittelt.
In einem Schritt S7 werden die den ausgewählten Werten W (und ausgewählten Qualitätsparametern 30a-c) zugeordneten zugrunde liegenden Bremskennlinien 14 als ausgewählte Bremskennlinien 14' zur Ablage in dem realen Fahrzeug 4 bereitgestellt. Optional werden zusammen mit diesen auch die zugehörigen Werte W als ausgewählte Werte W (und die Qualitätsparameter 30a-c') zur Ablage bereitgestellt. Hier kann das Verfahren enden. In einer Variante des Verfahrens werden nachfolgend bzw. zusätzlich in einem Schritt S8 die im Schritt S7 bereitgestellten Bremskennlinien 14' (zugehörigen Werte W / Qualitätsparameter 30') als reale Bremskennlinien 14, Werte W und Qualitätsparameter 30 in dem realen Fahrzeug 4 abgelegt. Fortan kann das Fahrzeug 4 in einer realen Fahrt 26 die realen Bremskennlinien 14, Werte W / Qualitätsparameter 30' tatsächlich real nutzen.
Im Detail wird bei dem Verfahren in der Simulationsanordnung 2 wie folgt verfahren:
In diskreten Zeitschriften der Zeit t wird jeweiliges ein aktueller Wert der Soll- Geschwindigkeit vSOLL mit der aktuell geltenden Ist-Geschwindigkeit vIST verglichen. Die jeweilige Geschwindigkeitsabweichung dv = vSOLL - vIST wird dem Fahrantrieb 6 zugeführt. Dieser liefert einen der Beiträge 40 zu einer auf das Fahrzeug 4 wirkenden Kraft F. Weitere Beiträge 40 zur Kraft F stammen aus der simulierten Bremsanordnung 8 sowie simulierten Fahrwiderständen 42 des Fahrzeuges 4 während der Fahrt 26. Die resultierende Kraft F wird mit der Fahrzeugmasse mF verrechnet und so eine Ist- Beschleunigung alST für das Kraftfahrzeug Fahrzeug 4 ermittelt. Diese wird hier als führende Ist-Größe 44 ermittelt. D.h. weitere Ist-Werte werden aus dieser abgeleitet. In der Simulation wird durch zeitliche Integration aus der Ist-Beschleunigung alST die Ist- Geschwindigkeit vIST ermittelt, durch deren zeitliche Integration wiederum eine vom Fahrzeug 4 zurückgelegte Ist-Strecke sIST. Aus der Soll-Geschwindigkeit vSOLL wird durch zeitliche Integration eine Soll-Strecke sSOLL ermittelt, welche das Fahrzeug 4 während der Fahrt 26 anhand des ideal umgesetzten Geschwindigkeitsprofils 24 zurücklegen sollte. Durch Differentiation nach der Zeit wird eine Soll-Beschleunigung aSOLL ermittelt. Eine Beschleunigungsabweichung da = aSOLL - alST wird aus Sollbeschleunigung aSOLL und Ist-Beschleunigung alST ermittelt. Der Bremskennlinie 14 wird die ermittelte Ist-Geschwindigkeit vIST als zeitlich integrierte Ist- Beschleunigung alST zu Grunde gelegt. Nur falls eine Abbremsung des Fahrzeuges gewünscht ist (aSOLL kleiner Null) wird anhand der Bremskennlinie 14 entschieden, wie das geforderte Bremsmoment MB auf die Rekuperationsbremse 12 und die Reibungsbremse 10 (darin auf die Radbremse 52 und die Komplementärbremse 54) verteilt wird. So ergeben sich die entsprechenden Beiträge 40 der jeweiligen Bremsen. Eine Bremsung durch die Reibungsbremse 10 wird also nur dann eingeleitet, wenn die ermittelte Ist-Bremsbeschleunigung alST (= Ist-Beschleunigung alST, wenn negativ, deren Beträge werden betrachtet) kleiner als die aus der Soll-Geschwindigkeit vSOLL abgeleitete Soll-Bremsbeschleunigung aSOLL (= Soll-Beschleunigung aSOLL, wenn negativ, deren Beträge) ist.
Im Beispiel wird konkret als Qualitätsparameter 30a eine Zuverlässigkeit der Bremskennlinien 14 ermittelt. Das zugehörige Qualitätskriterium 28a besteht darin, dass für eine Bremsung der jeweils tatsächlich zurückgelegte Ist-Bremswerg bIST als auf die Bremsung entfallender Teil des Ist-Weges alST mit dem zugehörigen entsprechenden Soll-Bremsweg bSOLL (auf die Bremsung entfallender Teil des Bremsweges sSOLL) verglichen (Abweichung ds) und bewertet wird. Es ergeben sich die Werte W1 -3a. Als Qualitätsparameter 30b wird eine Effizienz des Fahrzeuges 4 ermittelt. Qualitätskriterium 28b ist hierbei die Ermittlung der gesamten Energie E, die der Fahrantrieb 6 während der gesamten simulierten Fahrt 26 aufnimmt. Dies führt zu Werten W1 -3b des Qualitätsparameters 30b. Als Qualitätsparameter 30c wird ein Komfort der Bremskennlinien 14 ermittelt. Qualitätskriterium 28c ist hierbei die zeitliche Ableitung der Ist-Beschleunigung alST, um beim Einleiten von Bremsvorgängen oder Beenden von Bremsvorgängen entsprechendes Rucken (Steilheit der Änderung der Ist- Beschleunigung alST über der Zeit t) feststellen zu können. So werden die entsprechenden Werte W1-3c des Qualitätsparameters 30c ermittelt.
Bezuqszeichenliste
2 Simulationsanordnung
4 Fahrzeug
6 Fahrantrieb
8 Bremsanordnung
10 Reibungsbremse
12 Rekuperationsbremse
14 Bremskennlinie
20 Bremsmoment (benötigt).
22 Bremsmoment (maximal, Rekuperation)
24 Geschwindigkeitsprofil
26 Fahrt
28a-c Qualitätskriterium
30a-c Qualitätsparameter
32 Bewertungskriterium
40 Beitrag
42 Fahrwiderstände
44 IST-Größe (führend)
50 Kombinationsbremse
52 Radbremse
54 Komplementärbremse
56 Teilkennlinie
VG Grenzgeschwindigkeit
ST Steigung
VIST Ist-Geschwindigkeit
MB Bremsmoment
ARE Anteil (Rekuperationsbremse)
ARB Anteil (Reibungsbremse)
S1 -8 Schritt VSOLL Soll-Geschwindigkeit t Zeit
W1-3a-c Wert dv Geschwindigkeitsabweichung F Kraft mF Fahrzeugmasse alST Ist-Beschleunigung sIST Ist-Strecke sSOLL Soll-Strecke aSOLL Soll-Beschleunigung blST Ist-Bremsweg bSOLL Soll-Bremsweg
E Energie
ARA Anteil Radbremse
AKO Anteil Komplementärbremse
D Durchgang

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Ermittlung einer Bremskennlinie (14) für eine Bremsanordnung (8) eines Fahrzeuges (4) mit elektrischem Fahrantrieb (6), wobei die Bremsanordnung (8) eine Reibungsbremse (10) und eine Rekuperationsbremse (12) des Fahrantriebs (6) aufweist, wobei die Bremskennlinie (14) eine Grenzgeschwindigkeit (VG) und eine Steigung (ST) aufweist, wobei das Fahrzeug (4) oberhalb der Grenzgeschwindigkeit (VG) ausschließlich mit der Rekuperationsbremse (12) abgebremst wird und unterhalb der Grenzgeschwindigkeit (VG) mit abnehmender Geschwindigkeit der Anteil (ARB) der Reibungsbremse an der Bremsung gemäß der Steigung (ST) ansteigt und der Anteil (ARE) der Rekuperationsbremse entsprechend abnimmt, bei dem
- in einer das Fahrzeug (4) simulierenden Simulationsanordnung (2):
- ein Geschwindigkeitsprofil (24) einer Soll-Geschwindigkeit (VSOLL) über der Zeit (t) für eine simulierte Fahrt (26) des Fahrzeuges (4) bereitgestellt wird,
- eine initiale Bremskennlinie (14) bereitgestellt wird,
- für eine bestimmte Anzahl von Durchgängen (D):
- die Fahrt (26) des Fahrzeuges (4) anhand des Geschwindigkeitsprofils (24) und der Bremskennlinie (14) simuliert wird,
- für die Fahrt (26) anhand eines Qualitätskriteriums (28a-c) ein jeweiliger Wert (W1-3a- c) wenigstens eines Qualitätsparameters (30a-c) für die aktuell geltende Bremskennlinie (14) ermittelt wird,
- wobei zwischen zwei Durchgängen (D) eine geänderte Bremskennlinie (14) erzeugt wird, indem die Grenzgeschwindigkeit (VG) und/oder die Steigung (ST) verändert werden,
- nach Abschluss aller Durchgänge (D) anhand eines Bewertungskriteriums (32) wenigstens einer der Werte (W1 -3a-c) eines der Qualitätsparameter (30a-c) als ausgewählter Wert (W1 -3a-c) und Qualitätsparameter (30a-c) ermittelt wird, - wenigstens die den ausgewählten Werten (W1 -3a-c) und Qualitätsparametern (30a- c) zugrundeliegenden Bremskennlinien (14) als reale Bremskennlinie (14) zur Ablage in dem realen Fahrzeug (4) bereitgestellt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens die bereitgestellten realen Bremskennlinien (14) in dem realen Fahrzeug (4) abgelegt werden.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Qualitätsparameter (30a-c)
- eine Zuverlässigkeit der Bremskennlinie (14) anhand der vom Fahrzeug (4) zurückgelegten Fahrstrecke (sIST) während der Fahrt (26) als Qualitätskriteriums (28a- c), und / oder
- eine Effizienz der Bremskennlinie (14) anhand der vom Fahrantrieb (6) aufgenommenen Energie (E) während der Fahrt (26) als Qualitätskriteriums (28a-c), und / oder
- ein Komfort der Bremskennlinie (14) anhand der zeitlichen Ableitung der Beschleunigung (alST) des Fahrzeuges (4) während der Fahrt (26) als Qualitätskriteriums (28a-c) ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als der Zuverlässigkeit zugrundeliegende Fahrstrecke (sIST) ein Bremsweg des Fahrzeuges (4) gewählt wird und die Zuverlässigkeit anhand einer Abweichung eines Ist-Bremsweges (bIST) von einem vorgegebenen Soll-Bremsweg (bSOLL) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses für ein Fahrzeug (4) durchgeführt wird, das als Reibungsbremse (10) eine Kombinationsbremse (50) aus einer Radbremse (52) und einer Komplementärbremse (54) aufweist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Bremskennlinie (14) bereitgestellt wird, die auch eine Teilkennlinie (56) enthält, die Anteile der Abbremsung durch die Reibungsbremse (10) entfallend auf die Anteile (ARA) der Radbremse (52) und die Anteile (AKO) der Komplementärbremse (54) beschreibt,
- zwischen zwei Durchgängen (D) eine geänderte Bremskennlinie (14) erzeugt wird, indem die Grenzgeschwindigkeit (VG) und/oder die Steigung (ST) und/oder die Teilkennlinie (56) verändert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrt (26) des Fahrzeuges (4) dadurch simuliert wird, dass
- anhand von, von der Soll-Geschwindigkeit (VSOLL) abhängigen Beiträgen (40) des Fahrantriebs (6), der Bremsanordnung (8) und eines wenigstens vorgegebenen Fahrwiderstandes (42) des Fahrzeuges (4)
- eine Ist-Beschleunigung (alST) des Fahrzeuges (4) als führende Ist-Größe (44) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Ist-Beschleunigung (alST) simuliert wird, und
- die zeitlich integrierte Ist-Beschleunigung (alST) als Ist-Geschwindigkeit (vIST) der Bremskennlinie (14) zugrunde gelegt wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bremsung durch die Reibungsbremse (10) nur simuliert wird, wenn eine ermittelte Ist-Bremsbeschleunigung (alST) kleiner als eine aus der Soll-Geschwindigkeit (VSOLL) abgeleitete Soll-Bremsbeschleunigung (aSOLL) ist.
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090118887A1 (en) 2007-11-03 2009-05-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for controlling regenerative braking and friction braking
DE102018201142A1 (de) * 2018-01-25 2019-07-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Einstellen eines in einem Bremssystem eines Fahrzeugs verwendeten Reibwertkoeffizienten
DE102012209157B4 (de) * 2012-05-31 2023-05-04 Meritor Electric Vehicles Germany Gmbh Intelligentes Bremssystem in elektrisch betriebenen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen
DE102023100841A1 (de) * 2022-01-17 2023-07-20 Dana Heavy Vehicle Systems Group, Llc Verfahren und systeme zur fahrzeuganalyse mit simulierten daten

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011113024B4 (de) * 2011-09-09 2013-04-11 Knorr-Bremse Systeme für Schienenfahrzeuge GmbH Werkzeug zur Bremsanlagenentwicklung für Schienenfahrzeuge

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090118887A1 (en) 2007-11-03 2009-05-07 Gm Global Technology Operations, Inc. Method for controlling regenerative braking and friction braking
DE102012209157B4 (de) * 2012-05-31 2023-05-04 Meritor Electric Vehicles Germany Gmbh Intelligentes Bremssystem in elektrisch betriebenen Fahrzeugen oder Hybridfahrzeugen
DE102018201142A1 (de) * 2018-01-25 2019-07-25 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Steuergerät zum Einstellen eines in einem Bremssystem eines Fahrzeugs verwendeten Reibwertkoeffizienten
DE102023100841A1 (de) * 2022-01-17 2023-07-20 Dana Heavy Vehicle Systems Group, Llc Verfahren und systeme zur fahrzeuganalyse mit simulierten daten

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