DE102022123479A1 - Method for operating a friction brake device, computer program and/or computer-readable medium, control device, friction brake device and vehicle, in particular commercial vehicle - Google Patents

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Johannes Heseding
Thomas Kattenberg
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Abstract

Verfahren (100) zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung (40) für ein einen zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antrieb (21) aufweisendes Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), wobei das Verfahren (100) aufweist: Erfassen (110) einer Bremsanforderung (55) zum Bremsen des Fahrzeugs (300a), insbesondere Nutzfahrzeugs (300b), mit einem Soll-Bremsmoment (56); Ermitteln (120) eines Maximalbremsmoments (57) unter Berücksichtigung einer Schwellwertbedingung (59); Bestimmen (130) eines Reibbremsmoments (41) zum Betreiben (140) der Reibbremsvorrichtung (40), wobei das Reibbremsmoment (41) in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment (57) derart bestimmt wird, dass ein Generatorbremsmoment (25) des elektrischen Antriebs (21) eine positive Regelreserve (22) und eine negative Regelreserve (23) aufweist; und Betreiben (140) der Reibbremsvorrichtung (40) gemäß dem Reibbremsmoment (41).

Figure DE102022123479A1_0000
Method (100) for operating a friction brake device (40) for a vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), having an electric drive (21) set up for regenerative braking (NB), the method (100) comprising: detecting (110) a Braking request (55) for braking the vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), with a target braking torque (56); Determining (120) a maximum braking torque (57) taking into account a threshold condition (59); Determining (130) a friction braking torque (41) for operating (140) the friction braking device (40), the friction braking torque (41) being determined as a function of the maximum braking torque (57) in such a way that a generator braking torque (25) of the electric drive (21) has a positive control reserve (22) and a negative control reserve (23); and operating (140) the friction brake device (40) according to the friction brake torque (41).
Figure DE102022123479A1_0000

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung für ein einen zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antrieb aufweisendes Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug. Die Erfindung betrifft auch ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, ein Steuergerät für eine Reibbremsvorrichtung, eine Reibbremsvorrichtung, und ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug.The invention relates to a method for operating a friction brake device for a vehicle, in particular a commercial vehicle, having an electric drive set up for regenerative braking. The invention also relates to a computer program and/or computer-readable medium, a control device for a friction brake device, a friction brake device, and a vehicle, in particular a commercial vehicle.

Die Erfindung betrifft insbesondere den Bereich der Fahrzeuge, insbesondere Nutzfahrzeuge, einschließlich Anhänger, mit einem elektronisch geregelten Bremssystem (electronic brake system, EBS, beziehungsweise trailer electronic brake system, TEBS) und mindestens einer durch einen elektrischen Antrieb (eDrive) über einen Zentralantrieb und/oder einen radindividuellen Antrieb elektrisch antreibbaren Achse, wobei der elektrische Antrieb zur Nutzbremsung eingerichtet ist. Mit anderen Worten kann der elektrische Antrieb als verschleißfreie Dauerbremse betrieben werden und ermöglicht darüber bei einer Verzögerung eine Rückgewinnung von Bremsenergie in Form von elektrischer Energie (Rekuperation). Dabei wirkt ein Generatorbremsmoment verzögernd auf eines oder mehrere Räder des Fahrzeugs.The invention relates in particular to the field of vehicles, in particular commercial vehicles, including trailers, with an electronically controlled braking system (electronic brake system, EBS, or trailer electronic brake system, TEBS) and at least one powered by an electric drive (eDrive) via a central drive and/ or a wheel-specific drive that can be driven electrically, the electric drive being set up for regenerative braking. In other words, the electric drive can be operated as a wear-free continuous brake and enables braking energy to be recovered in the form of electrical energy (recuperation) during deceleration. A generator braking torque has a decelerating effect on one or more wheels of the vehicle.

An einer angetriebenen Achse können während Brems- und Verzögerungsvorgängen der elektrische Antrieb und die Reibbremse jeweils separat oder gemeinsam betrieben werden. Das Blockieren eines Rades an dieser Achse durch das jeweils aktuell ausgesteuerte (Summen-)Bremsmoment beziehungsweise Gesamtbremsmoment ist dabei zu verhindern. Dazu muss das aktive Bremsmoment reduziert werden, um einen Schlupf des Rades auf oder unterhalb eines zulässigen Wertes zu halten. Das Bremsmoment wird beispielsweise dann reduziert, wenn die Radverzögerung einen Grenzwert überschreitet und/oder ein gegebener Schlupfwert überschritten wird. Hierzu wird in derzeitigen Systemen der elektrische Antrieb analog zu einer Dauerbremse bzw. eines konventionellen Retarders abgeworfen, also ein Beitrag des elektrischen Antriebs zur Verzögerung auf Null reduziert. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, bei aktiver Dauerbremsintegration anschließend pneumatischen Bremsdruck aufzubauen und mit der Reibbremse einen pneumatischen ABS-Regelzyklus zu starten. Die Bremsung erfolgt also rein mit der Reibbremse. In stabilitätskritischen Fahrsituationen wird lediglich die Reibbremse herangezogen.On a driven axle, the electric drive and the friction brake can be operated separately or together during braking and deceleration processes. The blocking of a wheel on this axle due to the currently controlled (sum) braking torque or total braking torque must be prevented. To do this, the active braking torque must be reduced in order to keep wheel slip at or below a permissible value. The braking torque is reduced, for example, when the wheel deceleration exceeds a limit value and/or a given slip value is exceeded. For this purpose, in current systems the electric drive is shed in the same way as a continuous brake or a conventional retarder, i.e. the contribution of the electric drive to deceleration is reduced to zero. It is known from the prior art to then build up pneumatic brake pressure when continuous brake integration is active and to start a pneumatic ABS control cycle with the friction brake. Braking is done purely with the friction brake. In stability-critical driving situations, only the friction brake is used.

In Bremssystemen gemäß dem Stand der Technik werden die Dauerbremsen (Retarder und zur Nutzbremsung eingerichteter elektrische Antrieb) bei einem Erkennen eines stabilitätskritischen Fahrevents (z.B. ABS/DTC) abgeworfen bzw. vom Bremssystem auf 0% ihres verfügbaren Drehmoments limitiert. Der vollständige Abwurf der Dauerbremse ist damit begründet, dass konventionelle Retarder ungeeignet bezüglich Präzision und Dynamik regelbar sind. Wurde die Dauerbremse durch das Bremssystem angefordert, so braucht die Reibbremse nach Abwurf des Retarders eine gewisse Zeit, bis der notwendige Bremsdruck aufgebaut ist und die Bremsung durch die Reibbremse übernommen werden kann. Damit entsteht für das Bremsmoment ein sogenanntes „Loch“ - insbesondere nach alleiniger Bremsung mit dem Retarder. Wurde die Dauerbremse durch den Fahrer beispielsweise über einen Retarderhebel angesprochen, so fällt die Verzögerung zunächst vollständig weg und der Fahrer muss mit dem Bremspedal nachbremsen. Ein Ansprechen der Reibbremsen (automatisch oder durch Nachbremsen) führt dazu, dass der Verzögerungswunsch adhäsionsoptimal auf alle Achsen verteilt wird, anstatt typischerweise nur die Hinterachse mit der Dauerbremse zu bremsen. In einem ABS-Zyklus erfolgt ein zyklischer Druckab- und aufbau. Das Rad wird phasenweise gebremst und läuft frei mit. Das mittlere Bremsmoment wird reduziert und die Fahrstabilität, Seitenführung und Lenkbarkeit werden sichergestellt.In braking systems according to the state of the art, the continuous brakes (retarder and electric drive set up for regenerative braking) are released when a stability-critical driving event (e.g. ABS/DTC) is detected or limited to 0% of their available torque by the braking system. The reason for the complete abandonment of the continuous brake is that conventional retarders cannot be regulated in terms of precision and dynamics. If the continuous brake was requested by the braking system, the friction brake needs a certain amount of time after the retarder has been released until the necessary brake pressure is built up and braking can be carried out by the friction brake. This creates a so-called “hole” for the braking torque - especially after braking with the retarder alone. If the driver has activated the continuous brake using a retarder lever, for example, the deceleration is initially completely eliminated and the driver has to apply the brakes using the brake pedal. When the friction brakes respond (automatically or through additional braking), the desired deceleration is distributed across all axles with optimal adhesion, instead of typically only braking the rear axle with the continuous brake. In an ABS cycle, pressure is cyclically reduced and increased. The bike is braked in phases and runs freely. The average braking torque is reduced and driving stability, cornering and steerability are ensured.

DE 10 2019 135 087 A1 offenbart ein Verfahren zur Schlupfregelung eines über einen elektrischen Antrieb angetriebenen Fahrzeugrades, mit mindestens folgenden Schritten: Ansteuerung des elektrischen Antriebs des Fahrzeugrades mit einem Ist-Antriebsmoment in einer Moment-Steuerung in einem Moment-Steuerungsschritt, Ermittlung einer Raddrehzahl und eines Radschlupfes des Fahrzeugrades und Bewertung des Radschlupfes durch ein Instabilitätskriterium, ob eine Instabilität vorliegt, bei Erkennung einer Instabilität direkter oder indirekter Übergang in eine Schlupfregelung des Radschlupfes auf einen Soll-Schlupf durch Ansteuerung des elektrischen Antriebs, Ermittlung, ob ein Endkriterium zur Beendigung der Schlupfregelung erfüllt ist, falls das Endkriterium erfüllt ist, Rückführung zu der Moment-Steuerung in dem Moment-Steuerungsschritt. DE 10 2019 135 087 A1 discloses a method for slip control of a vehicle wheel driven via an electric drive, with at least the following steps: control of the electric drive of the vehicle wheel with an actual drive torque in a torque control in a torque control step, determination of a wheel speed and a wheel slip of the vehicle wheel and evaluation the wheel slip by an instability criterion, whether instability is present, when instability is detected, direct or indirect transition to a slip control of the wheel slip to a target slip by controlling the electric drive, determining whether a final criterion for terminating the slip control is met, if the final criterion is satisfied, feedback to the torque control in the torque control step.

DE 10 2012 217 679 A1 offenbart ein schlupfgeregeltes Bremssystem für ein elektrisch angetriebenes Kraftfahrzeug, das Reibungsbremsen an den Rädern mindestens einer Achse, welche von einer Reibungsbremsensteuereinrichtung angesteuert werden, mindestens eine elektrische Maschine, die mit mindestens einem Rad verbunden ist und von einer Elektroantriebssteuereinrichtung angesteuert wird, Mittel zur Erfassung einer Verzögerungsanforderung, insbesondere ein Bremspedal mit Pedalwinkelsensor, eine Radschlupfregeleinrichtung und eine Momentenverteileinrichtung umfasst. Dabei ist das oder die Mittel zur Erfassung einer Verzögerungsanforderung mit der Radschlupfregeleinrichtung verbunden, welche nach Maßgabe der Verzögerungsanforderung Sollbremsmomente für jedes Rad vorgibt, wobei die Radschlupfregeleinrichtung mit einer Momentenverteileinrichtung verbunden ist, welche mit der Reibungsbremsensteuereinrichtung und der Elektroantriebssteuereinrichtung verbunden ist und nach Maßgabe der Sollbremsmomente Reibungsbremsanforderungen an die Reibungsbremsensteuereinrichtung und Generatorbremsanforderungen an die Elektroantriebssteuereinrichtung vorgibt. Weitere die Fahrdynamik betreffende Informationen wird von einem Zustandsbeobachter an Radschlupfregeleinrichtung übermittelt. Die Elektroantriebssteuereinrichtung sendet das/die aktuell aufgebrachte/n Generatorbremsmoment/e und/oder das/die maximal erzeugbare/n Generatorbremsmoment/e an die Momentenverteileinrichtung und die Aufteilung zwischen Reibungsbremsanforderungen und Generatorbremsanforderung/en erfolgt unter Berücksichtigung des/der aktuell aufgebrachten und/oder maximal erzeugbaren Generatorbremsmoment/e. DE 10 2012 217 679 A1 discloses a slip-controlled braking system for an electrically driven motor vehicle, the friction brakes on the wheels of at least one axle, which are controlled by a friction brake control device, at least one electric machine which is connected to at least one wheel and is controlled by an electric drive control device, means for detecting a deceleration request , in particular a brake pedal with a pedal angle sensor, a wheel slip control device and a torque distribution device. This is the means or means for detecting a delay requirement is connected to the wheel slip control device, which specifies target braking torques for each wheel in accordance with the deceleration request, the wheel slip control device being connected to a torque distribution device, which is connected to the friction brake control device and the electric drive control device and, in accordance with the target braking torques, specifies friction brake requirements to the friction brake control device and generator brake requirements to the electric drive control device . Further information relating to driving dynamics is transmitted to the wheel slip control device by a condition observer. The electric drive control device sends the currently applied generator braking torque(s) and/or the maximum generator braking torque(s) that can be generated to the torque distribution device and the division between friction braking requests and generator braking request(s) takes place taking into account the currently applied and/or maximum generator braking torque/s that can be generated.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, den Stand der Technik zu bereichern und eine verbesserte Regelung zur Bremsung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, zu ermöglichen. Eine Ausgestaltung der Erfindung kann dabei die Aufgabe lösen, eine Regelung zur Bremsung bereitzustellen, bei der zur Effizienzsteigerung Rekuperation aufrechterhalten werden kann und ein durchgehendes Bremsmoment erzeugt werden kann, um ein „Loch“ zu vermeiden.It is the object of the invention to enrich the prior art and to enable improved control for braking a vehicle, in particular a commercial vehicle. An embodiment of the invention can solve the problem of providing a braking control system in which recuperation can be maintained to increase efficiency and a continuous braking torque can be generated in order to avoid a “hole”.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Gegenständen nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung an.The task is solved by a method according to claim 1 and the subjects according to the further independent claims. The subclaims indicate preferred developments of the invention.

Gemäß der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung für ein einen zur Nutzbremsung eingerichteten elektrischen Antrieb aufweisendes Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Verfahren weist auf: Erfassen einer Bremsanforderung zum Bremsen des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, mit einem Soll-Bremsmoment; Ermitteln eines Maximalbremsmoments unter Berücksichtigung einer Schwellwertbedingung; Bestimmen eines Reibbremsmoments zum Betreiben der Reibbremsvorrichtung, wobei das Reibbremsmoment in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment derart bestimmt wird, dass ein Generatorbremsmoment des elektrischen Antriebs eine positive Regelreserve und eine negative Regelreserve aufweist; und Betreiben der Reibbremsvorrichtung gemäß dem Reibbremsmoment.According to the invention, a method for operating a friction brake device for a vehicle having an electric drive set up for regenerative braking, in particular a commercial vehicle, is provided. The method comprises: detecting a braking request for braking the vehicle, in particular a commercial vehicle, with a target braking torque; Determining a maximum braking torque taking into account a threshold condition; Determining a friction braking torque for operating the friction braking device, wherein the friction braking torque is determined as a function of the maximum braking torque such that a generator braking torque of the electric drive has a positive control reserve and a negative control reserve; and operating the friction brake device according to the friction brake torque.

Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Das Fahrzeug umfasst Räder, die durch eine Nutzbremsung mit dem Generatorbremsmoment durch den elektrischen Antrieb und durch die Reibbremsvorrichtung mit dem Reibbremsmoment bremsbar sind. Ein Fahrer und/oder eine automatisierte Fahrfunktion kann dabei eine Bremsanforderung bereitstellen beziehungsweise auslösen, die eine Bremsung des Fahrzeugs und/oder eines der Räder mit dem Soll-Bremsmoment durch den elektrischen Antrieb und/oder die Reibbremsvorrichtung bedingt. Aus dem Generatorbremsmoment und dem Reibbremsmoment ergibt sich ein Gesamtbremsmoment, das bremsend auf ein oder mehrere Räder des Fahrzeugs wirkt.The vehicle, in particular a commercial vehicle, is referred to below as a vehicle. The vehicle includes wheels that can be braked by regenerative braking with the generator braking torque by the electric drive and by the friction brake device with the friction braking torque. A driver and/or an automated driving function can provide or trigger a braking request, which causes the electric drive and/or the friction brake device to brake the vehicle and/or one of the wheels with the target braking torque. The generator braking torque and the friction braking torque result in a total braking torque that has a braking effect on one or more wheels of the vehicle.

Anhand einer beispielsweise eine Dynamik der Räder betreffenden Schwellwertbedingung wird ein Maximalbremsmoment bestimmt. Das Maximalbremsmoment ist das größte Gesamtbremsmoment, mit dem Räder des Fahrzeugs sicher und zuverlässig gebremst werden können, wobei die Schwellwertbedingung erfüllt ist. Das Maximalbremsmoment ist mit anderen Worten das größte Gesamtbremsmoment, das unter Einhaltung von die Schwellwertbedingung definierenden Schlupf- und Radverzögerungsgrenzen von einem Rad auf den Boden übertragen werden kann. Ein derartiges Übertragen des Gesamtbremsmoments von dem Rad auf den Boden beziehungsweise die Fahrbahn erfolgt über einen Kontakt zwischen einem Reifen des Rades und der Fahrbahn. Die Schwellwertbedingung ist beispielsweise erfüllt, wenn eine Schlupf die Schlupfgrenze unterschreitet und/oder eine Radverzögerung die Radverzögerungsgrenze unterschreitet.A maximum braking torque is determined based on a threshold value condition relating, for example, to the dynamics of the wheels. The maximum braking torque is the greatest total braking torque with which the vehicle's wheels can be braked safely and reliably, whereby the threshold condition is met. In other words, the maximum braking torque is the largest total braking torque that can be transmitted from a wheel to the ground while maintaining the slip and wheel deceleration limits that define the threshold condition. Such a transfer of the total braking torque from the wheel to the ground or the road takes place via contact between a tire of the wheel and the road. The threshold condition is fulfilled, for example, when slip falls below the slip limit and/or wheel deceleration falls below the wheel deceleration limit.

Gemäß dem Verfahren wird das Reibbremsmoment in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment derart bestimmt wird, dass das Generatorbremsmoment des elektrischen Antriebs eine positive Regelreserve und eine negative Regelreserve aufweist. Eine Regelreserve des elektrischen Antriebs ist dabei das Vermögen des elektrischen Antriebs, das Generatorbremsmoment zu ändern. Die positive Regelreserve ermöglicht dem elektrischen Antrieb eine Erhöhung des Generatorbremsmoments. Eine negative Regelreserve ermöglicht dem elektrischen Antrieb ein Reduzieren des Generatorbremsmoments. Da das Gesamtbremsmoment die Summe aus dem Generatorbremsmoment und dem Reibbremsmoment ist, wird durch das Bestimmen des Reibbremsmoments insbesondere bei als Gesamtbremsmoment eingestelltem Soll-Bremsmoment auch das Generatorbremsmoment und somit die Regelreserve bestimmt. Die Regelreserve beziehungsweise Regelkapazität kann dabei unter Berücksichtigung von thermischen Aspekten bestimmt werden, um ein Überhitzen des elektrischen Antriebs zu vermeiden.According to the method, the friction braking torque is determined as a function of the maximum braking torque such that the generator braking torque of the electric drive has a positive control reserve and a negative control reserve. A control reserve of the electric drive is the ability of the electric drive to change the generator braking torque. The positive control reserve allows the electric drive to increase the generator braking torque. A negative control reserve allows the electric drive to reduce the generator braking torque. Since the total braking torque is the sum of the generator braking torque and the friction braking torque, the generator braking torque and thus the control reserve are also determined by determining the friction braking torque, particularly when the target braking torque is set as the total braking torque. The control reserve or control capacity can be determined taking thermal aspects into account in order to avoid overheating of the electric drive.

Dabei wurde erkannt, dass in elektrisch angetriebenen Fahrzeugen eine kombinierte Nutzung des hochdynamisch regelbaren elektrischen Antriebs und des Bremssystems Vorteile bzgl. Bremsweg, Performance und Rekuperation erzielen kann, da in derzeitigen Systemen auch kurze ABS-Anregelungen zu längeren Abschaltzeiten der Dauerbremsen und/oder des elektrischen Antriebs führen können. Dabei kann die vorteilhafte Dynamik des elektrischen Antriebs zur kontinuierlichen Ausregelung des Schlupfs auf einen Zielwert genutzt werden, während die hohe Bremskraft des Bremssystems weiterhin parallel zur Verfügung steht. Die Rekuperation kann aufrechterhalten werden, was die Effizienz der Bremsung steigert.It was recognized that in electrically driven vehicles a combined use of the highly dynamically controllable electric drive and the braking system can achieve advantages in terms of braking distance, performance and recuperation, since in current systems even short ABS controls lead to longer switch-off times for the continuous brakes and/or the electric Drive can lead. The advantageous dynamics of the electric drive can be used to continuously adjust the slip to a target value, while the high braking force of the braking system continues to be available in parallel. Recuperation can be maintained, which increases braking efficiency.

Vorzugsweise wird das Reibbremsmoment derart bestimmt, dass die Summe aus dem Reibbremsmoment und einem der positiven Regelreserve entsprechenden Generatorbremsmoment das Maximalbremsmoment überschreitet. Damit ist sichergestellt, dass der elektrische Antrieb genug Generatorbremsmoment aufbringen kann, um in Kombination mit dem Reibbremsmoment das Maximalbremsmoment zu erreichen. Ferner muss dafür der elektrische Antrieb nicht voll ausgelastet werden, was aus thermischen Gesichtspunkten vorteilhaft sein kann.Preferably, the friction braking torque is determined such that the sum of the friction braking torque and a generator braking torque corresponding to the positive control reserve exceeds the maximum braking torque. This ensures that the electric drive can generate enough generator braking torque to achieve the maximum braking torque in combination with the friction braking torque. Furthermore, the electric drive does not have to be fully utilized, which can be advantageous from a thermal point of view.

Vorzugsweise wird das Reibbremsmoment derart bestimmt, dass die negative Regelreserve eine Minderung des Generatorbremsmoments um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments des elektrischen Antriebs ermöglicht. Damit kann der elektrische Antrieb derart betrieben, dass jederzeit das Generatorbremsmoment substantiell erhöht oder erniedrigt werden kann. Das Reibbremsmoment kann auch derart bestimmt werden, dass die negative Regelreserve eine Minderung des Generatorbremsmoments um 80 % eines maximales Generatorbremsmoments des elektrischen Antriebs ermöglicht. Damit ist eine substantielle Erniedrigung des Generatorbremsmoment möglich, beispielsweise um bei einem Wechsel von einer Fahrbahn mit einem vergleichsweise hohen Reibwert auf eine Fahrbahn mit einem vergleichsweise niedrigen Reibwert schnell ein angemessen niedrigeres Generatorbremsmoments einregeln zu können.The friction braking torque is preferably determined in such a way that the negative control reserve enables the generator braking torque to be reduced by 40% to 60% of a maximum generator braking torque of the electric drive. This means that the electric drive can be operated in such a way that the generator braking torque can be substantially increased or decreased at any time. The friction braking torque can also be determined in such a way that the negative control reserve enables the generator braking torque to be reduced by 80% of the maximum generator braking torque of the electric drive. This makes it possible to substantially reduce the generator braking torque, for example in order to be able to quickly adjust an appropriately lower generator braking torque when changing from a road with a comparatively high coefficient of friction to a road with a comparatively low coefficient of friction.

Aus gleichen Gründen wird vorzugsweise das Reibbremsmoment derart bestimmt, dass die positive Regelreserve eine Erhöhung des Generatorbremsmoments um 40 % bis 60 % eines maximalen Generatorbremsmoments des elektrischen Antriebs ermöglicht.For the same reasons, the friction braking torque is preferably determined in such a way that the positive control reserve enables the generator braking torque to be increased by 40% to 60% of a maximum generator braking torque of the electric drive.

Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen des Reibbremsmoments unter Berücksichtigung eines Fahrzeugzustands und/oder einer Fahrbahneigenschaft. Damit sind auch die positive Regelreserve und die negative Regelreserve des elektrischen Antriebs abhängig von dem Fahrzeugzustand und/oder der Fahrbahneigenschaft. Der Fahrzeugzustand kann insbesondere die Dynamik des Fahrzeugs und/oder die Masse des Fahrzeugs betreffen. Die Fahrbahneigenschaft kann insbesondere einen Reibwert zwischen einem Rad des Fahrzeugs und einer Fahrbahn beziehungsweise einem Untergrund, auf dem das Rad angeordnet ist, betreffen.Preferably, the determination of the friction brake torque takes place taking into account a vehicle condition and/or a road surface characteristic. The positive control reserve and the negative control reserve of the electric drive are therefore also dependent on the vehicle condition and/or the road surface characteristics. The vehicle condition can in particular relate to the dynamics of the vehicle and/or the mass of the vehicle. The roadway property can in particular relate to a coefficient of friction between a wheel of the vehicle and a roadway or a surface on which the wheel is arranged.

Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen des Reibbremsmoments unter Berücksichtigung eines Ladezustands einer Energiespeichervorrichtung zum Speichern von elektrischer Energie. Beispielsweise kann ein tendenziell niedrigeres Reibbremsmoment bestimmt werden, wenn die Energiespeichervorrichtung einen vergleichsweise niedrigen Ladezustand aufweist, um durch die Nutzbremsung die Energiespeichervorrichtung zu laden; ein tendenziell höheres Reibbremsmoment kann bestimmt werden, wenn die Energiespeichervorrichtung einen vergleichsweise hohen Ladezustand aufweist, um eine Nutzbremsung zu reduzieren.Preferably, the friction brake torque is determined taking into account a state of charge of an energy storage device for storing electrical energy. For example, a friction braking torque that tends to be lower can be determined when the energy storage device has a comparatively low state of charge in order to charge the energy storage device through regenerative braking; A tendentially higher friction braking torque can be determined if the energy storage device has a comparatively high state of charge in order to reduce regenerative braking.

Vorzugsweise erfolgt das Bestimmen des Reibbremsmoments derart, dass bei einer vergleichsweise großen Radverzögerung ein kleineres Reibbremsmoment bestimmt wird als bei einer kleinen Radverzögerung. Mit anderen Worten können dazu eine erste Radverzögerung und eine zweite Radverzögerung miteinander verglichen werden. Ist die erste Radverzögerung größer als die zweite Radverzögerung wird für die erste Radverzögerung ein kleineres Reibbremsmoment bestimmt als für die zweite Radverzögerung. Dabei wurde erkannt, dass eine vergleichsweise große Radverzögerung zu einer tendenziell höheren Blockierneigung führt als eine kleine Radverzögerung. Wenn nun ein kleines Reibbremsmoment bestimmt wird, bleibt eine vergleichsweise große negative Regelreserve erhalten, um im Bedarfsfall durch den schnell ansprechenden elektrischen Antrieb das Generatorbremsmoment zu relaxieren und so das Risiko der Radblockierneigung zu mindern.The friction brake torque is preferably determined in such a way that a smaller friction brake torque is determined with a comparatively large wheel deceleration than with a small wheel deceleration. In other words, a first wheel deceleration and a second wheel deceleration can be compared with one another. If the first wheel deceleration is greater than the second wheel deceleration, a smaller friction braking torque is determined for the first wheel deceleration than for the second wheel deceleration. It was recognized that a comparatively large wheel deceleration tends to lead to a higher tendency to stall than a small wheel deceleration. If a small friction braking torque is now determined, a comparatively large negative control reserve is retained in order to relax the generator braking torque if necessary using the quickly responding electric drive and thus reduce the risk of the wheel locking.

Vorzugsweise weist das Verfahren auf: Erfassen einer Änderung einer Fahrbahn und/oder eines Reibwerts zwischen der Fahrbahn und einem Rad, und Bestimmen einer Reibbremsmomentänderung unter Berücksichtigung der Änderung. Dabei wurde erkannt, dass eine Änderung der Fahrbahn eine Änderung eines maximalen Bremsmoments bedingt. Eine Berücksichtigung der Änderung der Fahrbahn und insbesondere eines Reibwert zwischen der Fahrbahn und dem Rad des Fahrzeugs bei dem Bestimmen der Reibbremsmomentänderung zum Ändern des Reibbremsmoment bedeutet, dass somit auch die Regelreserven des elektrischen Antriebs abhängig von der Fahrbahn berücksichtigt werden.Preferably, the method comprises: detecting a change in a road surface and/or a coefficient of friction between the road surface and a wheel, and determining a change in friction brake torque taking the change into account. It was recognized that a change in the road surface causes a change in the maximum braking torque. Taking into account the change in the road surface and in particular a coefficient of friction between the road surface and the wheel of the vehicle when determining the change in friction brake torque to change the friction brake torque means that the control reserves of the electric drive are also taken into account depending on the road surface.

Vorzugsweise erfolgt gemäß der Reibbremsmomentänderung eine stufenweise und/oder stetige Änderung des Reibbremsmoments. Dabei kommt eine stufenweise Änderung des Reibbremsmoment beispielsweise bei einer sprunghaften Änderung einer Fahrbahneigenschaft und/oder eines Reibwerts in Betracht. Eine stetige Änderung des Reibbremsmoment kann unerwünschte Anregungen von Schwingungen vermeiden sowie die Notwendigkeit das Reibbremsmoment nachzuregeln minimieren.Preferably, in accordance with the change in friction brake torque, there is a gradual and/or continuous change in the friction brake torque. A gradual change in the friction braking torque comes into consideration, for example in the event of a sudden change in road surface properties and/or a coefficient of friction. A constant change in the friction braking torque can avoid unwanted vibration excitations and minimize the need to readjust the friction braking torque.

Vorzugsweise ist das Reibbremsmoment mit einem Wert von Null bestimmbar. Beispielsweise auf einer besonders glatten Fahrbahn, wie Eis, kann das Reibbremsmoment auf null reduziert werden. Damit erfolgt ein Bremsen des Fahrzeugs allein durch den elektrischen Antrieb, der durch seine hohe Dynamik und Regelgüte vorteilhaft in solchen Situationen das Bremsen des Fahrzeugs übernimmt.The friction braking torque can preferably be determined with a value of zero. For example, on a particularly slippery road surface, such as ice, the friction braking torque can be reduced to zero. This means that the vehicle is braked solely by the electric drive, which advantageously takes over the braking of the vehicle in such situations due to its high dynamics and control quality.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium bereitgestellt. Das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium umfasst Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das hier beschriebene Verfahren und/oder die Schritte des hier beschriebenen Verfahrens durchzuführen. Das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium kann Befehle umfassen, um als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.According to a further aspect of the invention, a computer program and/or computer-readable medium is provided. The computer program and/or computer-readable medium comprises instructions which, when the program or instructions are executed by a computer, cause the computer to carry out the method described here and/or the steps of the method described here. The computer program and/or computer-readable medium may include instructions to carry out steps of the method described as optional and/or advantageous in order to achieve a corresponding technical effect.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Steuergerät für eine Reibbremsvorrichtung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, bereitgestellt. Das Steuergerät ist dazu eingerichtet, das hier beschriebene Verfahren durchzuführen. Das Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.According to a further aspect of the invention, a control device for a friction brake device of a vehicle, in particular a commercial vehicle, is provided. The control unit is set up to carry out the procedure described here. The control device can be set up to carry out steps of the method described as optional and/or advantageous in order to achieve a corresponding technical effect.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird eine Reibbremsvorrichtung für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Die Reibbremsvorrichtung weist das hier beschriebene Steuergerät auf. Alternativ kann das Steuergerät ein separates Steuergerät sein und/oder ein Steuergerät des elektrischen Antriebs sein.According to a further aspect of the invention, a friction brake device for a vehicle, in particular a commercial vehicle, is provided. The friction brake device has the control unit described here. Alternatively, the control device can be a separate control device and/or a control device for the electric drive.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Das Fahrzeug weist das hier beschriebene Steuergerät auf. Das Fahrzeug und/oder das Steuergerät kann dazu eingerichtet sein, als optional und/oder vorteilhaft beschriebene Schritte des Verfahrens durchzuführen, um einen entsprechenden technischen Effekt zu erzielen.According to a further aspect of the invention, a vehicle, in particular a commercial vehicle, is provided. The vehicle has the control unit described here. The vehicle and/or the control unit can be set up to carry out steps of the method described as optional and/or advantageous in order to achieve a corresponding technical effect.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen

  • 1 eine schematische Darstellung einer Übersicht eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
  • 2 eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
  • 3 drei schematische Darstellungen von Bremsmomentkurven mit einem Bremsmoment als Funktion der Zeit.
Further advantages and features of the invention as well as their technical effects result from the figures and the description of the preferred embodiments shown in the figures. Show it
  • 1 a schematic representation of an overview of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to an embodiment of the invention;
  • 2 a schematic representation of a flowchart of a method according to an embodiment of the invention; and
  • 3 three schematic representations of braking torque curves with braking torque as a function of time.

Das Fahrzeug 300a, insbesondere Nutzfahrzeug 300b, wird im Folgenden als Fahrzeug 300a, 300b bezeichnet. Das Fahrzeug 300a, 300b ist ein Landfahrzeug und beispielsweise ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Anhänger und/oder ein mehrgliedriges Fahrzeug.The vehicle 300a, in particular commercial vehicle 300b, is referred to below as vehicle 300a, 300b. The vehicle 300a, 300b is a land vehicle and, for example, a truck, a bus, a trailer and/or a multi-unit vehicle.

Das Fahrzeug 300a, 300b ist dazu eingerichtet, das mit Bezug zu 2 und 3 beschriebene Verfahren 100 durchzuführen. Dafür weist das Fahrzeug 300a, 300b in der in 1 gezeigten Ausführungsform einen elektrischen Antrieb 21, ein Steuergerät 250, eine Reibbremsvorrichtung 40 und eine Energiespeichervorrichtung 260 auf.The vehicle 300a, 300b is set up to do this with reference to 2 and 3 to carry out the procedure 100 described. For this purpose, the vehicle 300a, 300b in the in 1 Embodiment shown has an electric drive 21, a control device 250, a friction brake device 40 and an energy storage device 260.

Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, eine Bremsanforderung 55 zum Bremsen des Fahrzeugs 300a, 300b mit einem Soll-Bremsmoment 56 zu empfangen und auszuwerten. Die Bremsanforderung 55 kann ein durch beispielsweise durch eine Pedalbetätigung und/oder eine Betätigung eines Retarder-Hebels durch einen Fahrer des Fahrzeugs 300a, 300b und/oder durch eine automatisierte Fahrfunktion ausgelöstes Signal umfassen, das beispielweise über einen Fahrzeugbus (nicht gezeigt) an das Steuergerät 250 übertragen wird.The control unit 250 is set up to receive and evaluate a braking request 55 for braking the vehicle 300a, 300b with a target braking torque 56. The braking request 55 can include a signal triggered by, for example, a pedal actuation and/or an actuation of a retarder lever by a driver of the vehicle 300a, 300b and/or by an automated driving function, which is sent to the control unit, for example via a vehicle bus (not shown). 250 is transferred.

Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, einen Fahrzeugzustand 350 betreffende Informationen zu empfangen und auszuwerten und/oder den Fahrzeugzustand 350 zu berechnen. Der Fahrzeugzustand 350 kann insbesondere für eine Dynamik des Fahrzeugs 300a, 300b betreffende und/oder ein Rad 210 des Fahrzeugs 300a, 300b betreffende Informationen umfassen. Beispielsweise kann der Fahrzeugzustand 350 Informationen zu einer Masse des Fahrzeugs 300a, 300b, einer Umgebungstemperatur, einer Geschwindigkeit des Fahrzeugs 300a, 300b, einem Ladezustand 261 einer Energiespeichervorrichtung 260 und/oder einer Beschleunigung des Fahrzeugs 300a, 300b umfassen.The control unit 250 is set up to receive and evaluate information relating to a vehicle condition 350 and/or to calculate the vehicle condition 350. The vehicle state 350 can include information relating in particular to the dynamics of the vehicle 300a, 300b and/or a wheel 210 of the vehicle 300a, 300b. For example, the vehicle state 350 may include information about a mass of the vehicle 300a, 300b, an ambient temperature, a speed of the vehicle 300a, 300b, a charge state 261 of an energy storage device 260 and/or an acceleration of the vehicle 300a, 300b.

Das Steuergerät 250 umfasst einen Prozessor 251 und einen Speicher 252, um Informationen zu verarbeiten und zu speichern. Damit ist das Steuergerät 250 dazu eingerichtet, die in 2 und 3 beschriebenen Schritte des Verfahren 100 durchführen. Insbesondere ist in dem Speicher 252 eine Schwellwertbedingung 59 gespeichert.The controller 250 includes a processor 251 and a memory 252 to process and store information. The control unit 250 is thus set up to handle the in 2 and 3 carry out the steps of procedure 100 described. In particular, a threshold condition 59 is stored in the memory 252.

Das Steuergerät 250 ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform mit dem elektrischen Antrieb 21 und dem Reibbremsvorrichtung 40 verbunden, um Regelinformationen 150 mit dem elektrischen Antrieb 21 und dem Reibbremsvorrichtung 40 auszutauschen, insbesondere um Messwerte zu empfangen und Regelsignale zu senden.The control unit 250 is in the in 1 shown embodiment connected to the electric drive 21 and the friction brake device 40 in order to exchange control information 150 with the electric drive 21 and the friction brake device 40, in particular to receive measured values and send control signals.

Der elektrische Antrieb 21 ist zur Nutzbremsung NB eingerichtet. Dabei kann der elektrische Antrieb 21 ein Generatorbremsmoment 25 erzeugen, das zu einer Verzögerung des Fahrzeugs 300a, 300b führen kann. Der elektrischen Antrieb 21 kann ein Ändern, insbesondere ein Reduzieren und ein Steigern des Generatorbremsmoments 25 bewirken.The electric drive 21 is set up for regenerative braking NB. The electric drive 21 can generate a generator braking torque 25, which can lead to a deceleration of the vehicle 300a, 300b. The electric drive 21 can change, in particular reduce and increase, the generator braking torque 25.

Das Reibbremsvorrichtung 40 ist elektrisches Bremssystem 43 beziehungsweise ein elektronisch geregeltes Bremssystem und kann ein Reibbremsmoment 41 aufbringen. In einer nicht-gezeigten Ausführungsform ist das Reibbremsvorrichtung 40 ein pneumatischen und/oder hydraulisches Bremssystem.The friction brake device 40 is an electrical brake system 43 or an electronically controlled brake system and can apply a friction brake torque 41. In an embodiment not shown, the friction brake device 40 is a pneumatic and/or hydraulic brake system.

Das Fahrzeug 300a, 300b gemäß 1 weist mehrere Räder 210 auf. Die Räder 210 sind auf einer Fahrbahn 215 angeordnet. Auf die Räder 210 kann jeweils ein durch die Fahrbahn 215 vermitteltes und durch den elektrischen Antrieb 21 und das Reibbremsvorrichtung 40 bewirktes Gesamtbremsmoment 320 wirken. Das Gesamtbremsmoment 320 ist die Summe aus Generatorbremsmoment 25 und Reibbremsmoment 41. Die Fahrbahn 215 kann insbesondere örtlichen Änderungen 216 unterliegen, wie durch die gestrichene Linie illustriert. Dabei kann die Fahrbahn 215 beispielsweise an verschiedenen Orten voneinander verschiedene Untergründe aufweisen und so zu verschiedenen Reibwerten µ führen.The vehicle 300a, 300b according to 1 has several wheels 210. The wheels 210 are arranged on a roadway 215. A total braking torque 320 mediated by the roadway 215 and caused by the electric drive 21 and the friction brake device 40 can act on the wheels 210. The total braking torque 320 is the sum of generator braking torque 25 and friction braking torque 41. The road surface 215 can in particular be subject to local changes 216, as illustrated by the dashed line. The roadway 215 can, for example, have different surfaces at different locations and thus lead to different coefficients of friction μ.

Der elektrische Antrieb 21 kann als sogenannter Zentralantrieb dazu eingerichtet sein, das Generatorbremsmoment 320 auf mehrere Rädern 210 einer Achse (nicht gezeigt) anzuwenden. Der elektrische Antrieb 21 ist in der in 1 gezeigten Ausführungsform dazu eingerichtet, das Generatorbremsmoment 320 radindividuell anzuwenden, wobei 1 nur schematisch die Bremsung eines Rades 210 illustriert.The electric drive 21 can be set up as a so-called central drive to apply the generator braking torque 320 to several wheels 210 of an axle (not shown). The electric drive 21 is in the in 1 Embodiment shown is set up to apply the generator braking torque 320 individually to each wheel, whereby 1 only schematically illustrates the braking of a wheel 210.

Die Dynamik eines jeden der Räder 210 ist durch eine messbare Radbeschleunigung beziehungsweise Radverzögerung 310 und/oder eine zeitliche Änderung der Radbeschleunigung charakterisierbar. Die Radverzögerung 310 und/oder die zeitliche Änderung der Radbeschleunigung kann durch Messwerte eines Raddrehzahlsensors (nicht gezeigt) und/oder durch eine Regelinformation 150 des elektrischen Antriebs 21 erfasst werden. Durch das wirkende Gesamtbremsmoment 320 stellt sich ein Schlupf zwischen dem Rad 210 und der Fahrbahn 215 ein. Der Schlupf kann beispielsweise durch Radgeschwindigkeiten ermittelt werden.The dynamics of each of the wheels 210 can be characterized by a measurable wheel acceleration or wheel deceleration 310 and/or a change in the wheel acceleration over time. The wheel deceleration 310 and/or the temporal change in the wheel acceleration can be detected by measured values of a wheel speed sensor (not shown) and/or by control information 150 of the electric drive 21. The effective total braking torque 320 causes slip between the wheel 210 and the road 215. The slip can be determined, for example, by wheel speeds.

Der elektrische Antrieb 21 ist dazu eingerichtet, das in der zum Zeitpunkt der Anmeldung noch nicht veröffentlichen deutschen Patentanmeldung 10 2022 114 084.9 vom 03.06.2022 beschriebene Verfahren zur Reibwertschätzung durchzuführen. Dafür ist der elektrische Antrieb dazu eingerichtet, ein Beaufschlagen des Rades 210 mit einem zeitlich vorbestimmten Anregungs-Drehmoment durchzuführen, wobei das Beaufschlagen des Rades 210 mit dem Anregungs-Drehmoment periodisch mit einer Frequenz erfolgt; und daraus ein Ermitteln einer Schlupfänderung in Abhängigkeit des Anregungs-Drehmoments durchzuführen, wobei das Ermitteln der Schlupfänderung unter Berücksichtigung der Frequenz erfolgt. Der Reibwert µ ist eine Fahrbahneigenschaft 351.The electric drive 21 is set up in the German patent application, which was not yet published at the time of registration 10 2022 114 084.9 to carry out the friction value estimation procedure described on June 3, 2022. For this purpose, the electric drive is set up to apply a predetermined excitation torque to the wheel 210, the excitation torque being applied to the wheel 210 periodically at a frequency; and from this to determine a change in slip depending on the excitation torque, the determination of the change in slip taking the frequency into account. The coefficient of friction μ is a road property 351.

Die Energiespeichervorrichtung 260 ist zum Speichern und Bereitstellen von elektrischer Energie 262 eingerichtet. Dafür ist die Energiespeichervorrichtung 260 mit dem elektrischen Antrieb 21 verbunden. Die Energiespeichervorrichtung 260 weist eine Mehrzahl von Batteriezellen und ein Batteriesteuergerät auf (nicht gezeigt). Die Energiespeichervorrichtung 260 weist einen Ladezustand 261 auf, der durch Nutzbremsung NB erhöht und durch einen Antrieb erniedrigt werden kann.The energy storage device 260 is set up to store and provide electrical energy 262. For this purpose, the energy storage device 260 is connected to the electric drive 21. The energy storage device 260 includes a plurality of battery cells and a battery controller (not shown). The energy storage device 260 has a charge state 261, which can be increased by regenerative braking NB and decreased by a drive.

2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufschemas eines Verfahrens 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Das Verfahren 100 ist ein Verfahren 100 zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung 40 für ein einen zur Nutzbremsung NB eingerichteten elektrischen Antrieb 21 aufweisendes Fahrzeug 300a, 300b. Ein derartiges Fahrzeug 300a, 300b ist in 2 gezeigt. 3 wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. 2 shows a schematic representation of a flowchart of a method 100 according to an embodiment of the invention. The method 100 is a method 100 for operating a friction brake device 40 for a vehicle 300a, 300b having an electric drive 21 set up for regenerative braking NB. Such a vehicle 300a, 300b is in 2 shown. 3 is made with reference to 2 described.

Das Verfahren 100 gemäß 2 weist ein Erfassen 110 einer Bremsanforderung 55 zum Bremsen des Fahrzeugs 300a, insbesondere Nutzfahrzeugs 300b, mit einem Soll-Bremsmoment 56 auf. Das Soll-Bremsmoment 56 ist ein Sollwert für das Gesamtbremsmoment 320. Das aufbringbare Gesamtbremsmoment 320 kann jedoch beispielsweise aufgrund eines hohen Schlupfes und/oder eines niedriges Reibwerts µ beschränkt sein, was dazu führen kann, dass das eine Bremsung mit dem Soll-Bremsmoment 56 nicht möglich ist. Dann erfolgt eine Bremsung mit einem Gesamtbremsmoment 320, das kleiner als das Soll-Bremsmoment 56 ist. Die Bremsung mit dem Gesamtbremsmoment 320 erfolgt dann über eine Regelung des Schlupfes und/oder einer Radverzögerung 310. Dafür wird ein Maximalbremsmoments 57 bestimmt und ergibt sich indirekt aus der Regelung des Schlupfes und/oder einer Radverzögerung 310 und ist somit eine Art „Stellgröße“ der Regelung.The procedure 100 according to 2 has a detection 110 of a braking request 55 for braking the vehicle 300a, in particular commercial vehicle 300b, with a target braking torque 56. The target braking torque 56 is a target value for the total braking torque 320. However, the total braking torque 320 that can be applied can be limited, for example, due to a high slip and / or a low coefficient of friction μ, which can lead to braking the target braking torque 56 is not possible. Braking then takes place with a total braking torque 320 that is smaller than the target braking torque 56. Braking with the total braking torque 320 then takes place via a control of the slip and/or a wheel deceleration 310. For this purpose, a maximum braking torque 57 is determined and results indirectly from the control of the slip and/or a wheel deceleration 310 and is therefore a type of “manipulating variable”. Regulation.

Es erfolgt ein Ermitteln 120 eines Maximalbremsmoments 57 unter Berücksichtigung einer Schwellwertbedingung 59. Die Schwellwertbedingung 59 kann insbesondere die Radblockierneigung betreffen. Damit kann die Schwellwertbedingung 59 eine Bedingung an eine Radverzögerung 310 und/oder einen Schlupf sein. Das Maximalbremsmoment 57 kann ein Rad 210 verzögern, ohne dass das Rad 210 blockiert, dass eine höchstzulässige Schlupfgrenze überschritten wird und/oder die Fahrsicherheit gefährdet ist.A maximum braking torque 57 is determined 120 taking into account a threshold condition 59. The threshold condition 59 can in particular relate to the tendency of the wheel to lock. The threshold condition 59 can therefore be a condition for wheel deceleration 310 and/or slip. The maximum braking torque 57 can delay a wheel 210 without the wheel 210 blocking, a maximum permissible slip limit being exceeded and/or driving safety being endangered.

Es erfolgt ein Bestimmen 130 eines Reibbremsmoments 41 zum Betreiben 140 der Reibbremsvorrichtung 40, wobei das Reibbremsmoment 41 in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment 57 derart bestimmt wird, dass ein Generatorbremsmoment 25 des elektrischen Antriebs 21 eine positive Regelreserve 22 und eine negative Regelreserve 23 aufweist. Dafür ist der elektrische Antrieb 21 dazu eingerichtet, eine die positive Regelreserve 22 und die negative Regelreserve 23 betreffende Information an das Steuergerät 250 zu übermitteln. Die Information kann abhängig sein von den Generatorbremsmoment 25 und einem maximal durch den elektrischen Antrieb 21 bereitstellbaren maximalen Generatorbremsmoment 26. Die Regelreserven 22, 23 ergeben sich aus den Generatorbremsmoment 26, das die Differenz zwischen dem Soll-Bremsmoment 56 beziehungsweise dem Maximalbremsmoment 57 und dem Reibbremsmoment 41 ist.A friction brake torque 41 is determined 130 for operating 140 the friction brake device 40, the friction brake torque 41 being determined as a function of the maximum braking torque 57 in such a way that a generator braking torque 25 of the electric drive 21 has a positive control reserve 22 and a negative control reserve 23. For this purpose, the electric drive 21 is set up to transmit information relating to the positive control reserve 22 and the negative control reserve 23 to the control unit 250. The information can be dependent on the generator braking torque 25 and a maximum generator braking torque 26 that can be provided by the electric drive 21. The control reserves 22, 23 result from the generator braking torque 26, which is the difference between the target braking torque 56 or the maximum braking torque 57 and the friction braking torque 41 is.

Das Reibbremsmoment 41 wird derart bestimmt, dass, eine Summe aus dem Reibbremsmoment 41 und einem der positiven Regelreserve 22 entsprechenden Generatorbremsmoment 25 das Maximalbremsmoment 57 überschreitet. Beispielsweise kann das Reibbremsmoment 41 unter der Annahme, dass die Summe aus dem Generatorbremsmoment 25 und der positiven Regelreserve 22 das Maximalbremsmoment 57 um einen bestimmten Prozentwert von beispielsweise 10 % übersteigt, bestimmt werden. Das Reibbremsmoment 41 wird derart bestimmt, dass die negative Regelreserve 23 eine Minderung des Generatorbremsmoments 25 um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments 26 des elektrischen Antriebs 21 ermöglicht. Das Reibbremsmoment 41 wird entsprechend derart bestimmt, dass die positive Regelreserve 22 eine Erhöhung des Generatorbremsmoments 25 um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments 26 des elektrischen Antriebs 21 ermöglicht. Beispielsweise wird das Reibbremsmoment 41 derart bestimmt, dass sowohl eine Erhöhung als auch eine Minderung des Generatorbremsmoments 25 um 50 % möglich ist.The friction braking torque 41 is determined such that a sum of the friction braking torque 41 and a generator braking torque 25 corresponding to the positive control reserve 22 exceeds the maximum braking torque 57. For example, the friction braking torque 41 can be determined under the assumption that the sum of the generator braking torque 25 and the positive control reserve 22 exceeds the maximum braking torque 57 by a certain percentage of, for example, 10%. The friction brake torque 41 is determined in such a way that the negative control reserve 23 enables the generator brake torque 25 to be reduced by 40% to 60% of a maximum generator brake torque 26 of the electric drive 21. The friction brake torque 41 is determined accordingly such that the positive control reserve 22 enables the generator brake torque 25 to be increased by 40% to 60% of a maximum generator brake torque 26 of the electric drive 21. For example, the friction braking torque 41 is determined such that both an increase and a reduction in the generator braking torque 25 by 50% is possible.

Die positive Regelreserve 22 und die negative Regelreserve 23 sind auch mit Bezug zu 3 beschrieben.The positive control reserve 22 and the negative control reserve 23 are also related to 3 described.

Das Bestimmen 130 des Reibbremsmoments 41 gemäß dem in 2 gezeigten Verfahren 100 erfolgt unter Berücksichtigung eines Fahrzeugzustands 350 und/oder einer Fahrbahneigenschaft 351. Das Bestimmen 130 des Reibbremsmoment 41 erfolgt dabei insbesondere unter Berücksichtigung eines Ladezustands 261 einer Energiespeichervorrichtung 260 zum Speichern von elektrischer Energie 262. Das Bestimmen 130 des Reibbremsmoments 41 erfolgt derart, dass bei einer vergleichsweise großen Radverzögerung 310 ein kleineres Reibbremsmoment 41 bestimmt wird als bei einer kleinen Radverzögerung 310.Determining 130 the friction brake torque 41 according to in 2 The method 100 shown takes place taking into account a vehicle state 350 and/or a road property 351. The determination 130 of the friction brake torque 41 takes place in particular taking into account a charge state 261 of an energy storage device 260 for storing electrical energy 262. The determination 130 of the friction brake torque 41 takes place in such a way that With a comparatively large wheel deceleration 310, a smaller friction braking torque 41 is determined than with a small wheel deceleration 310.

Es folgt ein Erfassen 131 der Änderung 216 der Fahrbahn 215 und/oder des Reibwerts µ zwischen der Fahrbahn 215 und einem der Räder 210. Das Erfassen 131 der Änderung 216 kann beispielsweise über einen fahrzeugseitigen Sensor erfolgen, die beispielsweise die Fahrbahn 215 betreffende Informationen zur Auswertung durch das Steuergerät 250 erfassen. Der Reibwert µ kann wie in der zum Zeitpunkt der Anmeldung noch nicht veröffentlichen deutschen Patentanmeldung 10 2022 114 084.9 vom 03.06.2022 beschrieben ermittelt werden. Es erfolgt ein Bestimmen 132 einer Reibbremsmomentänderung 44 unter Berücksichtigung der Änderung 216. Gemäß der Reibbremsmomentänderung 44 erfolgt eine stufenweise und/oder stetige Änderung des Reibbremsmoments 41.This is followed by detection 131 of the change 216 in the roadway 215 and/or the coefficient of friction µ between the roadway 215 and one of the wheels 210. The detection 131 of the change 216 can take place, for example, via a vehicle-side sensor, the information relating to the roadway 215, for example, for evaluation detected by the control unit 250. The coefficient of friction µ can be as in the German patent application, which was not yet published at the time of registration 10 2022 114 084.9 from June 3rd, 2022 can be determined. A determination 132 of a change in friction brake torque 44 takes place, taking into account the change 216. According to the change in friction brake torque 44, a gradual and/or continuous change in the friction brake torque 41 takes place.

Es erfolgt ein Betreiben 140 der Reibbremsvorrichtung 40 gemäß dem Reibbremsmoment 41. Das Reibbremsmoment 41 ist mit einem Wert von Null bestimmbar. Mit anderen Worten wird die Reibbremsvorrichtung 40 abgeworfen. Er erfolgt dann eine Bremsung allein durch den elektrischen Antrieb 21. Das Gesamtbremsmoment 320 ist dann gleich dem Generatorbremsmoment 25.The friction brake device 40 is operated 140 in accordance with the friction brake torque 41. The friction brake torque 41 can be determined with a value of zero. In other words, the friction brake device 40 is thrown off. Braking then occurs solely through the electric drive 21. The total braking torque 320 is then equal to the generator braking torque 25.

3 zeigt drei schematische Darstellungen (3 (A), 3 (B) und 3 (C)) je von Bremsmomentkurven 400 mit einem Bremsmoment M als Funktion der Zeit t. Dabei zeigt je eine mit einer gepunkteten Linie dargestellte Kurve 401 die Abhängigkeit des Reibbremsmoments 41 von der Zeit t. Je eine mit einer durchgezogenen Linie dargestellte Kurve 402 zeigt das Gesamtbremsmoment 320 als Summe des Reibbremsmoments 41 und dem Generatorbremsmoment 25 in Abhängigkeit von der Zeit t. Das Generatorbremsmoment 25 als solches ist in der 3 nicht dargestellt. Je eine mit gestrichener Linie dargestellte Kurve 403 zeigt ein maximales Gesamtbremsmoment 322 als Summe aus dem Reibbremsmoments 41 und dem maximal bereitstellbaren Generatorbremsmoment 26. 3 dient zur weiteren Beschreibung des Verfahren 100 gemäß 2. 3 shows three schematic representations ( 3 (A) , 3 (B) and 3 (C) ) each of braking torque curves 400 with a braking torque M as a function of time t. A curve 401 shown with a dotted line shows the dependence of the friction brake torque 41 on the time t. Each curve 402 shown with a solid line shows the total braking torque 320 as the sum of the friction braking torque 41 and the generator braking torque 25 depending on the time t. The generator braking torque 25 as such is in the 3 not shown. Each curve 403 shown with a dashed line shows a maximum total braking torque 322 as the sum of the friction braking torque 41 and the maximum generator braking torque 26 that can be provided. 3 serves to further describe the method 100 according to 2 .

Die Kurven 400 sind dabei je durch einen Zeitpunkt t1 charakterisiert. Anfangs und bis zum Zeitpunkt t1 ist eine Regelung des Generatorbremsmoments 25 passiv. Das Generatorbremsmoment 25 ist konstant und das Reibbremsmoment 41 folgt der Bremsanforderung 55 beziehungsweise dem Soll-Bremsmoment 56.The curves 400 are each characterized by a time t1. Initially and until time t1, regulation of the generator braking torque 25 is passive. The generator braking torque 25 is constant and the friction braking torque 41 follows the braking request 55 or the target braking torque 56.

Ab dem Zeitpunkt t2 ist eine Regelung des Generatorbremsmoments 25 aktiv. Das Generatorbremsmoments 25 wird geregelt, um damit die Schwellwertbedingung 59 möglichst erfüllt bleibt.From time t2 onwards, regulation of the generator braking torque 25 is active. The generator braking torque 25 is regulated so that the threshold condition 59 remains as fulfilled as possible.

In dem in 3 (A) gezeigten Szenario erfolgt ein Halten des Bremsdrucks beziehungsweise des Reibbremsmoments.In the in 3 (A) In the scenario shown, the brake pressure or the friction brake torque is maintained.

In dem in 3 (B) gezeigten Szenario ist zu Beginn der Regelung am Zeitpunkt t1 der elektrische Antrieb 21 voll oder annähernd voll ausgelastet. Daher erfolgt eine Anpassung des Reibbremsmoments 41, um den elektrischen Antrieb 21 zu entlasten. Somit wird das Reibbremsmoment 41 erhöht. Die Erhöhung des Reibbremsmoments 41 erfolgt derart, dass der elektrische Antrieb 21 das Generatorbremsmoment um 50 % erhöhen und auch um 50 % verringern kann. Der elektrische Antrieb 21 wird demnach entlastet und bekommt eine ausgeglichene Regelreserve 22, 23 in beide Richtungen, also eine mit der positiven Regelreserve 22 ausgeglichene negative Regelreserve 23.In the in 3 (B) In the scenario shown, at the beginning of the control at time t1, the electric drive 21 is fully or almost fully utilized. The friction brake torque 41 is therefore adjusted in order to relieve the load on the electric drive 21. The friction brake torque 41 is thus increased. The friction brake torque 41 is increased in such a way that the electric drive 21 can increase the generator braking torque by 50% and also reduce it by 50%. The electric drive 21 is therefore relieved and receives a balanced control reserve 22, 23 in both directions, i.e. a negative control reserve 23 balanced with the positive control reserve 22.

In dem in 3 (C) gezeigten Szenario ist zu Beginn der Regelung am Zeitpunkt t1 der elektrische Antrieb 21 nur vergleichsweise wenig ausgelastet. Daher erfolgt eine Anpassung des Reibbremsmoments 41, um den elektrischen Antrieb 21 zu belasten. Somit wird das Reibbremsmoment 41 verringert. Das Mindern des Reibbremsmoments 41 erfolgt derart, dass der elektrische Antrieb 21 das Generatorbremsmoment um 50 % erhöhen und auch um 50 % verringern kann. Der elektrische Antrieb 21 wird demnach belastet und bekommt eine ausgeglichene Regelreserve 22, 23 in beide Richtungen, also eine mit der positiven Regelreserve 22 ausgeglichene negative Regelreserve 23.In the in 3 (C) In the scenario shown, at the beginning of the control at time t1, the electric drive 21 is only used comparatively little. The friction brake torque 41 is therefore adjusted in order to load the electric drive 21. The friction brake torque 41 is thus reduced. The friction brake torque 41 is reduced in such a way that the electric drive 21 can increase the generator braking torque by 50% and also reduce it by 50%. The electric drive 21 is therefore loaded and receives a balanced control reserve 22, 23 in both directions, i.e. a negative control reserve 23 balanced with the positive control reserve 22.

Bezugszeichen (Teil der Beschreibung):Reference symbols (part of the description):

2121
elektrischer Antriebelectric drive
2222
positive Regelreservepositive control reserve
2323
negative Regelreservenegative control reserve
2525
GeneratorbremsmomentGenerator braking torque
2626
maximales Generatorbremsmomentmaximum generator braking torque
4040
ReibbremsvorrichtungFriction brake device
4141
ReibbremsmomentFriction braking torque
4343
elektrisches Bremssystemelectric braking system
4444
ReibbremsmomentänderungFriction brake torque change
5555
BremsanforderungBraking request
5656
Soll-BremsmomentTarget braking torque
5757
MaximalbremsmomentMaximum braking torque
5959
Schwellwertbedingung Threshold condition
100100
VerfahrenProceedings
110110
Erfassen einer BremsanforderungDetecting a braking request
120120
ErmittelnDetermine
130130
BestimmenDetermine
131131
Erfassen einer ÄnderungCapture a change
132132
Bestimmen einer ReibbremsmomentänderungDetermining a friction brake torque change
140140
Betreiben Operate
150150
Regelinformation Rules information
210210
Radwheel
215215
Fahrbahnroadway
216216
Änderungthe change
250250
SteuergerätControl unit
251251
Prozessorprocessor
252252
Speicher Storage
260260
EnergiespeichervorrichtungEnergy storage device
261261
Ladezustandcharging status
262262
elektrische Energie electrical power
300a300a
Fahrzeugvehicle
300b300b
NutzfahrzeugCommercial vehicle
310310
Radverzögerung Wheel deceleration
320320
GesamtbremsmomentTotal braking torque
322322
maximales Gesamtbremsmoment maximum total braking torque
350350
FahrzeugzustandVehicle condition
351351
Fahrbahneigenschaft Road characteristics
400400
BremsmomentkurveBraking torque curve
401401
KurveCurve
402402
KurveCurve
403403
Kurve Curve
MM
BremsmomentBraking torque
µµ
ReibwertFriction coefficient
NBNB
NutzbremsungRegenerative braking
tt
ZeitTime
t1t1
Zeitpunkttime

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (14)

Verfahren (100) zum Betreiben einer Reibbremsvorrichtung (40) für ein einen zur Nutzbremsung (NB) eingerichteten elektrischen Antrieb (21) aufweisendes Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), wobei das Verfahren (100) aufweist: - Erfassen (110) einer Bremsanforderung (55) zum Bremsen des Fahrzeugs (300a), insbesondere Nutzfahrzeugs (300b), mit einem Soll-Bremsmoment (56); - Ermitteln (120) eines Maximalbremsmoments (57) unter Berücksichtigung einer Schwellwertbedingung (59); - Bestimmen (130) eines Reibbremsmoments (41) zum Betreiben (140) der Reibbremsvorrichtung (40), wobei das Reibbremsmoment (41) in Abhängigkeit von dem Maximalbremsmoment (57) derart bestimmt wird, dass ein Generatorbremsmoment (25) des elektrischen Antriebs (21) eine positive Regelreserve (22) und eine negative Regelreserve (23) aufweist; und - Betreiben (140) der Reibbremsvorrichtung (40) gemäß dem Reibbremsmoment (41).Method (100) for operating a friction brake device (40) for a vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), having an electric drive (21) set up for regenerative braking (NB), the method (100) comprising: - Detecting (110) a braking request (55) for braking the vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), with a target braking torque (56); - Determining (120) a maximum braking torque (57) taking into account a threshold condition (59); - Determining (130) a friction braking torque (41) for operating (140) the friction braking device (40), the friction braking torque (41) being determined as a function of the maximum braking torque (57) in such a way that a generator braking torque (25) of the electric drive (21 ) has a positive control reserve (22) and a negative control reserve (23); and - Operate (140) the friction brake device (40) according to the friction brake torque (41). Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Reibbremsmoment (41) derart bestimmt wird, dass eine Summe aus dem Reibbremsmoment (41) und einem der positiven Regelreserve (22) entsprechenden Generatorbremsmoment (25) das Maximalbremsmoment (57) überschreitet.Procedure according to Claim 1 , wherein the friction braking torque (41) is determined such that a sum of the friction braking torque (41) and a generator braking torque (25) corresponding to the positive control reserve (22) exceeds the maximum braking torque (57). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Reibbremsmoment (41) derart bestimmt wird, dass die negative Regelreserve (23) eine Minderung des Generatorbremsmoments (25) um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments (26) des elektrischen Antriebs (21) ermöglicht.Procedure according to Claim 1 or 2 , wherein the friction braking torque (41) is determined such that the negative control reserve (23) enables a reduction in the generator braking torque (25) by 40% to 60% of a maximum generator braking torque (26) of the electric drive (21). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Reibbremsmoment (41) derart bestimmt wird, dass die positive Regelreserve (22) eine Erhöhung des Generatorbremsmoments (25) um 40 % bis 60 % eines maximales Generatorbremsmoments (26) des elektrischen Antriebs (21) ermöglicht.Method according to one of the preceding claims, wherein the friction braking torque (41) is determined such that the positive control reserve (22) enables an increase in the generator braking torque (25) by 40% to 60% of a maximum generator braking torque (26) of the electric drive (21). . Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) des Reibbremsmoments (41) unter Berücksichtigung eines Fahrzeugzustands (350) und/oder einer Fahrbahneigenschaft (351) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the determination (130) of the friction brake torque (41) takes place taking into account a vehicle condition (350) and/or a road surface characteristic (351). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Bestimmen (130) des Reibbremsmoment (41) unter Berücksichtigung eines Ladezustands (261) einer Energiespeichervorrichtung (260) zum Speichern von elektrischer Energie (262) erfolgt.Method according to one of the preceding claims, wherein the determination (130) of the friction braking torque (41) takes place taking into account a state of charge (261) of an energy storage device (260) for storing electrical energy (262). Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Bestimmen (130) des Reibbremsmoments (41) derart erfolgt, dass bei einer vergleichsweise großen Radverzögerung (310) ein kleineres Reibbremsmoment (41) bestimmt wird als bei einer kleinen Radverzögerung (310).Procedure according to Claim 5 , wherein the determination (130) of the friction brake torque (41) is carried out in such a way that a smaller friction brake torque (41) is determined with a comparatively large wheel deceleration (310) than with a small wheel deceleration (310). Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) aufweist: - Erfassen (131) einer Änderung (216) einer Fahrbahn (215) und/oder eines Reibwerts (p) zwischen der Fahrbahn (215) und einem Rad (210), und - Bestimmen (132) einer Reibbremsmomentänderung (44) unter Berücksichtigung der Änderung (216).Method according to one of the preceding claims, wherein the method (100) comprises: - Detecting (131) a change (216) in a road surface (215) and/or a coefficient of friction (p) between the road surface (215) and a wheel (210), and - Determine (132) a change in friction brake torque (44) taking the change (216) into account. Verfahren nach Anspruch 8, wobei gemäß der Reibbremsmomentänderung (44) eine stufenweise und/oder stetige Änderung des Reibbremsmoments (41) erfolgt.Procedure according to Claim 8 , wherein according to the change in friction brake torque (44), a gradual and / or constant change in the friction brake torque (41) takes place. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Reibbremsmoment (41) mit einem Wert von Null bestimmbar ist.Method according to one of the preceding claims, wherein the friction braking torque (41) can be determined with a value of zero. Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch einen Computer diesen veranlassen, das Verfahren (100) und/oder die Schritte des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführenComputer program and/or computer-readable medium, comprising commands which, when the program or commands are executed by a computer, cause the computer to carry out the method (100) and/or the steps of the method (100) according to one of Claims 1 until 10 to carry out Steuergerät (250) für eine Reibbremsvorrichtung für ein Fahrzeugs (300a), insbesondere Nutzfahrzeugs (300b), wobei das Steuergerät (250) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.Control device (250) for a friction brake device for a vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), the control device (250) being set up to carry out the method (100) according to one of Claims 1 until 10 to carry out. Reibbremsvorrichtung für ein Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), umfassend das Steuergerät nach Anspruch 12.Friction brake device for a vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), comprising the control device Claim 12 . Fahrzeug (300a), insbesondere Nutzfahrzeug (300b), umfassend das Steuergerät (250) nach Anspruch 12 und/oder die Reibbremsvorrichtung nach Anspruch 13.Vehicle (300a), in particular commercial vehicle (300b), comprising the control unit (250). Claim 12 and/or the friction brake device Claim 13 .
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