-
Die
Erfindung betrifft ein zur Verwendung in einer regenerativ arbeitenden
Kraftfahrzeugbremsanlage vorgesehenes elektrohydraulisches Steuermodul
sowie eine regenerativ arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage, die
mit einem derartigen elektrohydraulischen Steuermodul ausgestattet
ist.
-
Moderne
Hybridfahrzeuge umfassen neben einem Verbrennungsmotor einen als
zweite Antriebquelle für
das Hybridfahrzeug dienenden Elektromotor. Beim Abbremsen des Fahrzeugs
kann der Elektromotor als Generator betrieben werden, der eine Verzögerung des
Fahrzeugs bewirkt und gleichzeitig die bei der Verzögerung des
Fahrzeugs abgebaute kinetische Energie in speicherbare elektrische
Energie umwandelt. Eine Bremsanlage eines Hybridfahrzeugs, die neben
einer primären
Verzögerungseinrichtung,
die beispielsweise durch konventionelle, auf die Räder des
Fahrzeugs wirkende Reibungsbremsen gebildet sein kann, eine durch
einen elektrischen Generator gebildete sekundäre Verzögerungseinrichtung umfasst,
ermöglicht
somit einen regenerativen Bremsbetrieb.
-
Im
Betrieb einer derartigen regenerativ arbeitenden Kraftfahrzeugbremsanlage
ist es üblicherweise
erwünscht,
bei Erfassung eines Fahrerbremswunschs zur Erzielung kleiner bis
mittlerer Fahrzeugverzögerungswerte
zunächst
die Bremswirkung des Generators zu nutzen. Der Fahrerbremswunsch kann
beispielsweise aus der vom Fahrer auf ein Bremspedal aufgebrachten
Betätigungskraft und/oder
der Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit
abgeleitet werden. Wenn die von dem Generator bereitgestellte Bremswirkung
jedoch nicht ausreicht, um eine dem Fahrerbremswunsch entsprechende Fahrzeugverzögerung zu
bewirken, muss zusätzlich die
primäre
Verzögerungseinrichtung
angesteuert werden, um die erforderlichen hohen bis sehr hohen Fahrzeugverzögerungswerte
erzielen zu können.
In einem vorab festgelegten Übergangsbereich
findet somit eine als "Brake
Blending" bezeichnete Übernahme
der Bremseingriffe durch die primäre Verzögerungseinrichtung statt. Diese Übernahme
der Bremseingriffe durch die primäre Verzögerungseinrichtung muss so
gesteuert werden, dass sie vom Fahrer nicht bemerkt wird, d. h.
während
der Übernahme
der Bremseingriffe durch die primäre Verzögerungseinrichtung dürfen keine
sprunghaften Änderungen
der Fahrzeugverzögerung
auftreten.
-
Eine
zum Einsatz in einem Hybridfahrzeug geeignete regenerativ arbeitende
Kraftfahrzeugbremsanlage ist beispielsweise aus der
DE 10 2006 009 960 A1 bekannt.
Diese bekannte Bremsanlage hat jedoch den Nachteil, dass die einzelnen
Systemkomponenten hochintegriert und verhältnismäßig aufwändig aufgebaut sind.
-
Die
Erfindung ist auf die Aufgabe gerichtet, ein elektrohydraulisches
Steuermodul bereitzustellen, das eine ordnungsgemäße Steuerung
einer mit einer primären
sowie einer sekundären
Verzögerungseinrichtung
ausgestatteten regenerativ arbeitenden Kraftfahrzeugbremsanlage
ermöglicht
und mit bestehenden konventionellen Bremssystemkomponenten kombiniert
werden kann. Die Erfindung ist ferner auf die Aufgabe gerichtet,
eine mit einem derartigen elektrohydraulischen Steuermodul ausgestattete
regenerativ arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage bereitzustellen.
-
Diese
Aufgabe wird durch ein elektrohydraulisches Steuermodul mit den
im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen sowie eine regenerativ arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage
mit den im Anspruch 11 angegebenen Merkmalen gelöst.
-
Ein
erfindungsgemäßes elektrohydraulisches
Steuermodul zur Verwendung in einer regenerativ arbeitenden Kraftfahrzeugbremsanlage
umfasst eine erste Fluidleitung, die an einem ersten Ende mit einem
Hauptbremszylinder und an einem zweiten Ende mit mindestens einer
Radbremseinheit der Kraftfahrzeugbremsanlage verbindbar ist. Die
erste Fluidleitung kann somit einen Teil eines ersten Bremskreises
der Kraftfahrzeugbremsanlage bilden und an ihrem ersten Ende mit
einer Druckkammer eines konventionellen Hauptbremszylinders verbindbar
sein. An ihrem zweiten Ende ist die erste Fluidleitung vorzugsweise über eine
konventionelle Radschlupfregeleinrichtung mit zwei entweder den
Vorderrädern
oder den Hinterrädern
des Kraftfahrzeugs zugeordneten Radbremseinheiten verbindbar.
-
Das
elektrohydraulische Steuermodul umfasst ferner einen Fluidzwischenspeicher,
der eine mit der ersten Fluidleitung verbundene erste Druckkammer
sowie eine durch einen ersten Kolben von der ersten Druckkammer
getrennte zweite Druckkammer umfasst. Eine zweite Fluidleitung ist
an einem ersten Ende mit der zweiten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers
verbunden und an einem zweiten Ende mit einem Fluidspeicher verbindbar. Der
Fluidspeicher kann ein externer, nicht zu dem elektrohydraulischen
Steuermodul gehöriger
Fluidspeicher sein. Alternativ dazu kann der Fluidspeicher jedoch
auch integriert mit dem elektrohydraulischen Steuermodul ausgebildet
sein.
-
In
der ersten Fluidleitung des erfindungsgemäßen elektrohydraulischen Steuermoduls
ist ein erstes Ventil angeordnet, dass dazu eingerichtet ist, in
einer geöffneten
Stellung die erste Druckkammer des Fluidzwischenspeichers mit der
mindestens einen Radbremseinheit der Kraftfahrzeugbremsanlage zu
verbinden und in einer geschlossenen Stellung die erste Druckkammer
des Fluidzwischenspeichers von der mindestens einen Radbremseinheit
der Kraftfahrzeugbremsanlage zu trennen. In der zweiten Fluidleitung
ist ein zweites Ventil angeordnet, dass dazu eingerichtet ist, in
einer geöffneten
Stellung die zweite Druckkammer des Fluidzwischenspeichers mit dem Fluidspeicher
zu verbinden und in einer geschlossenen Stellung die zweite Druckkammer
des Fluidzwischenspeichers von dem Fluidspeicher zu trennen.
-
Bei
dem erfindungsgemäßen elektrohydraulischen
Steuermodul ist der erste Kolben des Fluidzwischenspeichers wahlweise
zwischen der ersten und der zweiten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers
verschiebbar oder hydraulisch blockierbar. Im rein regenerativen
Betrieb der Fahrzeugbremsanlage kann das in der ersten Fluidleitung
angeordnete erste Ventil des Steuermoduls geschlossen und das in
der zweiten Fluidleitung angeordnete zweite Ventil geöffnet werden.
Durch das geschlossene erste Ventil wird die Fluidverbindung zwischen
der Druckkammer des Hauptbremszylinders und der mindestens einen
Radbremseinheit der Bremsanlage unterbrochen.
-
Infolge
der Bremspedalbetätigung
durch den Fahrer in der Druckkammer des Hauptbremszylinders unter
Druck gesetztes Hydraulikfluid wird somit in die erste Druckkammer
des Fluidzwischenspeichers geleitet und bewirkt dort eine Verschiebung
des ersten Kolbens in Richtung der zweiten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers.
In der zweiten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers enthaltenes
Fluid wird dagegen durch das geöffnete
zweite Ventil und die zweite Fluidleitung in den Fluidspeicher abgeführt. Im
regenerativen Betrieb der Fahrzeugbremsanlage wirkt der Fluidzwischenspeicher
somit als Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung, während die
vom Fahrer durch die Bremspedalbetätigung angeforderte Fahrzeugverzögerung ausschließlich durch
einen mit dem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs gekoppelten elektrischen
Generator bewirkt wird.
-
Wenn
die von dem elektrischen Generator bereitgestellte Bremswirkung
nicht ausreicht, um eine dem Fahrerbremswunsch entsprechende Fahrzeugverzögerung zu
bewirken, muss eine zusätzliche
hydraulische Aktivierung der mindestens einen Radbremseinheit erfolgen.
Zu diesem Zweck kann das erste Ventil des erfindungsgemäßen elektrohydraulischen
Steuermoduls geöffnet
und dadurch eine Fluidverbindung zwischen der Druckkammer des Hauptbremszylinders
und der mindestens einen Radbremseinheit der Kraftfahrzeugbremsanlage
hergestellt werden.
-
Während der "Brake Blending"-Phase, das heißt während der
Phase, in der die Bremseingriffe durch die mindestens eine hydraulisch
betätigte
Radbremseinheit der Kraftfahrzeugbremsanlage übernommen werden, wird das
in der ersten Fluidleitung angeordnete erste Ventil wahlweise derart
in seine geöffnete
bzw. seine geschlossene Stellung gesteuert, dass in der ersten Fluidleitung
ein gewünschter Hydraulikdruck
aufgebaut wird, der dann der mindestens einen Radbremseinheit der
Fahrzeugbremsanlage zugeführt
werden kann. Gleichzeitig wird das in der zweiten Fluidleitung angeordnete
zweite Ventil wahlweise derart in seine geöffnete bzw. seine geschlossene
Stellung gesteuert, dass das in den Fluidspeicher überführte Fluid
in die zweite Druckkammer des Fluidzwischenspeichers zurückgeleitet
wird, wo es eine gewünschte
Verschiebung des ersten Kolbens in Richtung der ersten Druckkammer
bewirkt. Während
der "Brake Blending"-Phase wird das im
regenerativen Betrieb der Fahrzeugbremsanlage in den Fluidzwischenspeicher
und den Fluidspeicher geleitete Fluid in den ersten Bremskreis zurückgeführt, wobei
der Hydraulikdruckaufbau in der ersten Fluidleitung vorzugsweise
an die Rücknahme
der Generatorbremseingriffe angepasst wird.
-
Im
rein hydraulischen Bremsbetrieb, in dem der Generator vom Antriebsstrang
des Fahrzeugs abgekoppelt werden kann, ist das erste Ventil des elektrohydraulischen
Steuermoduls geöffnet,
so dass ungehindert Fluid aus der Druckkammer des Hauptbremszylinders
in die Radbremseinheiten gefördert werden
kann. Gleichzeitig befindet sich das zweite Ventil des elektrohydraulischen
Steuermoduls in seiner geschlossenen Stellung, wodurch eine hydraulische
Blockierung des ersten Kolbens des Fluidzwischenspeichers und somit
eine Wirkungslosschaltung des Fluidzwischenspeichers bewirkt wird.
-
Das
erfindungsgemäße elektrohydraulische Steuermodul
ermöglicht
somit eine ordnungsgemäße Steuerung
einer regenerativ arbeitenden Kraftfahrzeugbremsanlage. Insbesondere
kann eine regenerativ arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage mit Hilfe des
erfindungsgemäßen elektrohydraulischen
Steuermoduls während
einer "Brake Blending"-Phase so gesteuert
werden, dass während
der Übernahme
der Bremseingriffe durch eine hydraulische Radbremseinheit keine
sprunghaften Änderungen
der Fahrzeugverzögerung
auftreten, die vom Fahrer des Kraftfahrzeugs bemerkt werden könnten.
-
Gleichzeitig
kann das separat ausgebildete elektrohydraulische Steuermodul mit
bestehenden Bremssystemkomponenten kombiniert werden. Beispielsweise
kann das Steuermodul mit einem konventionellen Hauptbremszylinder
bzw. einem den konventionellen Hauptbremszylinder sowie einen konventionellen
Bremskraftverstärker
umfassenden Bremsgerät
kombiniert werden. Ferner ist die Verbindung des Steuermoduls mit
konventionellen hydraulischen Radbremseinheiten bzw. einer konventionellen
Radschlupfregeleinrichtung möglich.
-
Vorzugsweise
umfasst das erfindungsgemäße elektrohydraulische Steuermodul einen Wegsensor
zur Erfassung des von dem ersten Kolben des Fluidzwischenspeichers
zurückgelegten
Wegs. Anhand des bei einer Bremsbetätigung durch den Fahrer von
dem ersten Kolben des Fluidzwischenspeichers zurückgelegten Wegs können Rückschlüsse auf
die vom Fahrer gewünschte
Fahrzeugverzögerung
gezogen werden. Von dem Wegsensor ausgegebene Signale können daher
entweder an eine in das elektrohydraulische Steuermodul integrierte elektronische
Steuereinheit oder eine übergeordnete elektronische
Steuereinheit ausgegeben werden. Die elektronische Steuereinheit
kann darüber
hinaus Signale von einem weiteren Sensor erfassen, der die vom Fahrer
auf das Bremspedal aufgebrachte Betätigungskraft erfasst. Die elektronische
Steuereinheit kann dann die vom Fahrer angeforderte Verzögerungswirkung
anhand der von dem Wegsensor und dem Betätigungskraftsensor ausgegebenen
Signale ermitteln. Die Steuerung des elektrischen Generators und
des elektrohydraulischen Steuermoduls erfolgt in Abhängigkeit
der aus den Sensorsignalen ermittelten Fahrerbremsanforderung.
-
Darüber hinaus
kann das erfindungsgemäße elektrohydraulische
Steuermodul einen ersten Drucksensor zur Erfassung des Drucks in
der zweiten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers aufweisen. Von
dem ersten Drucksensor ausgegebene Signale können ebenfalls der elektronischen
Steuereinheit zugeführt
werden.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
des elektrohydraulischen Steuermoduls ist ein zweiter Drucksensor
zur Erfassung des Drucks in der ersten Fluidleitung vorgesehen.
Von dem zweiten Drucksensor ausgegebene Signale können ebenfalls
der elektronischen Steuereinheit zugeführt werden. Die elektronische
Steuereinheit kann dann anhand dieser Signale im Betrieb des Steuermoduls,
insbesondere während
der "Brake Blending"-Phasen den Druckanstieg
in der ersten Fluidleitung überwachen. Diese
Informationen können
dann von der elektronischen Steuereinheit zur weiteren Ansteuerung
der Komponenten des elektrohydraulischen Steuermoduls genutzt werden, um
während
der "Brake Blending"-Phasen eine sprunghafte Änderung
der Fahrzeugverzögerung
sicher zu vermeiden.
-
Wenn
das erfindungsgemäße elektrohydraulische
Steuermodul mit einem Tandemhauptbremszylinder kombiniert werden
soll, der eine mit einem ersten Bremskreis verbindbare erste Druckkammer sowie
eine mit einem zweiten Bremskreis verbindbare zweite Druckkammer
umfasst, umfasst das Steuermodul vorzugsweise ferner eine dritte
Fluidleitung, die an einem ersten Ende mit dem Hauptbremszylinder,
insbesondere einer der beiden Druckkammern des Hauptbremszylinders
und an einem zweiten Ende mit mindestens einer Radbremseinheit der Kraftfahrzeugbremsanlage
verbindbar ist. An ihrem zweiten Ende ist die dritte Fluidleitung
vorzugsweise über
eine konventionelle Radschlupfregeleinrichtung mit zwei entweder
den Vorderrädern
oder den Hinterrädern
des Kraftfahrzeugs zugeordneten Radbremseinheiten verbindbar. Die
dritte Fluidleitung kann somit einen Teil eines zweiten Bremskreises
der Kraftfahrzeugbremsanlage bilden.
-
Die
dritte Fluidleitung ist vorzugsweise mit einer dritten Druckkammer
des Fluidzwischenspeichers verbunden, die durch einen zweiten Kolben von
der zweiten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers getrennt ist.
Das erfindungsgemäße elektrohydraulische
Steuermodul weist somit vorzugsweise lediglich einen einzigen Fluidzwischenspeicher mit
drei Druckkammern auf, dessen erste und dritte Druckkammer jeweils
mit der ersten bzw. der dritten Fluidleitung verbunden sind. Alternativ
dazu ist es jedoch auch denkbar, in dem elektrohydraulischen Steuermodul
zwei Fluidzwischenspeicher vorzusehen, von denen ein erster mit
der ersten Fluidleitung und ein zweiter mit der dritten Fluidleitung
in Verbindung steht.
-
Vorzugsweise
ist in der dritten Fluidleitung ein drittes Ventil angeordnet, das
dazu eingerichtet ist, in einer geöffneten Stellung die dritte
Druckkammer des Fluidzwischenspeichers mit der mindestens einen
Radbremseinheit der Kraftfahrzeugbremsanlage zu verbinden und in
einer geschlossenen Stellung die dritte Druckkammer des Fluidzwischenspeichers von
der mindestens einen Radbremseinheit der Kraftfahrzeugbremsanlage
zu trennen. Das dritte Ventil erfüllt demnach eine ähnliche
Funktion wie das in der ersten Fluidleitung angeordnete, oben beschriebene
erste Ventil.
-
Der
erste und/oder der zweite Kolben des Fluidzwischenspeichers ist/sind
vorzugsweise durch die Kraft einer Feder in Richtung der ersten
und/oder der dritten Druckkammer vorgespannt. Vorzugsweise ist in
der zweiten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers eine Rückstellfeder
angeordnet, deren erstes Ende sich an dem ersten Kolben und deren
zweites Ende sich an dem zweiten Kolben abstützt. Die Kraft der Rückstellfeder
ist dabei so gewählt,
dass der Fluidzwischenspeicher im regenerativen Betrieb der Kraftfahrzeugbremsanlage
in ordnungsgemäßer Weise
als Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung wirkt. Darüber hinaus
sorgt die Kraft der Feder während
der "Brake Blending"-Phasen für eine Rückstellung
des ersten und/oder des zweiten Kolbens und damit zu einer Rückförderung
des im regenerativen Bremsbetrieb in dem Fluidzwischenspeicher aufgenommenen
Bremsfluids in den ersten und/oder den zweiten Bremskreis.
-
Der
mit der zweiten Fluidleitung verbindbare Fluidspeicher kann ein
druckloser Fluidvorratsbehälter
sein, der in das elektrohydraulische Steuermodul integriert oder
außerhalb
des elektrohydraulischen Steuermoduls angeordnet ist.
-
Alternativ
dazu kann der Fluidspeicher auch eine Expanderkammer mit einem federnd
vorgespannten Kolben sein. Die Expanderkammer ermöglicht die
Fluidspeicherung unter erhöhtem
Druck und sorgt somit im Betrieb des elektrohydraulischen Steuermoduls,
insbesondere während
der "Brake Blending"-Phasen für einen
raschen Rücktransport des
während
des regenerativen Bremsens in der Expanderkammer aufgenommenen Fluids
in die zweite Druckkammer des Fluidzwischenspeichers. Dadurch wird
gewährleistet,
dass während
des regenerativen Bremsens in dem Fluidzwischenspeicher zwischengespeichertes
Fluid rascher in den Bremskreis oder die Bremskreise der Kraftfahrzeugbremsanlage
zurückgeführt und
dort zum Druckaufbau in den hydraulischen Radbremseinheiten genutzt
werden kann.
-
In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
des elektrohydraulischen Steuermoduls ist in einer vierten Fluidleitung,
die an einem ersten Ende mit der zweiten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers
verbunden und an einem zweiten Ende mit dem Fluidspeicher verbindbar
ist, ein Druckerzeuger angeordnet, der dazu eingerichtet ist, Fluid
unter Druck aus dem Fluidspeicher in die zweite Druckkammer des
Fluidzwischenspeichers zu fördern.
Der Druckerzeuger kann beispielsweise in Form einer Motor/Pumpenanordnung
ausgebildet sein und ermöglicht
insbesondere bei der Verwendung eines drucklosen Fluidvorratsbehälters als
Fluidspeicher eine rasche Rückführung des
während
des regenerativen Bremsens in dem Fluidspeicher aufgenommenen Fluids
in die zweite Druckkammer des Fluidzwischenspeichers und somit auch
eine rasche Rückführung des
in der ersten bzw. der dritten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers
aufgenommenen Fluids in den ersten bzw. den zweiten Bremskreis.
-
Alternativ
oder zusätzlich
dazu kann/können die
erste und/oder die dritte Fluidleitung mit einer Saugseite eines
in eine Radschlupfregeleinrichtung der Kraftfahrzeugbremsanlage
integrierten Druckerzeugers verbindbar sein. Ein elektrohydraulisches Steuermodul,
bei dem auf die vierte Fluidleitung sowie den in der vierten Fluidleitung
angeordneten zusätzlichen
Druckerzeuger verzichtet wird, ist besonders einfach und kostengünstig aufgebaut.
Während der "Brake Blending"-Phasen wird mit
Hilfe des in die Radschlupfregeleinrichtung integrierten Druckerzeugers
das während
des regenerativen Bremsens in der ersten bzw. dritten Druckkammer
des Fluidzwischenspeichers zwischengespeicherte Fluid in den ersten
bzw. zweiten Bremskreis zurückgefördert. Die Rückstellung
des ersten und/oder des zweiten Kolbens des Fluidzwischenspeichers
erfolgt vorzugsweise durch die Kraft der in der zweiten Druckkammer
des Fluidzwischenspeichers angeordneten Rückstellfeder.
-
Vorzugsweise
umfasst das erfindungsgemäße elektrohydraulische
Steuermodul eine fünfte
Fluidleitung, die an einem ersten Ende mit der zweiten Druckkammer
des Fluidzwischenspeichers und an einem zweiten Ende mit einem Druckspeicher
verbunden ist. Ein in der fünften
Fluidleitung angeordnetes viertes Ventil ist vorzugsweise dazu eingerichtet, in
einer geöffneten
Stellung die zweite Druckkammer des Fluidzwischenspeichers mit dem
Druckspeicher zu verbinden und in einer geschlossenen Stellung die zweite
Druckkammer des Fluidzwischenspeichers von dem Druckspeicher zu
trennen. Der Druckspeicher kann beispielsweise eine Expanderkammer
mit einem federnd vorgespannten Kolben sein. Während der "Brake Blending"-Phasen kann in dem Druckspeicher gespeichertes
Fluid besonders rasch in die zweite Druckkammer des Fluidzwischenspeichers zurückgeführt werden.
Dadurch wird auch eine besonders rasche Rückführung des während des regenerativen Bremsens
in der ersten bzw. dritten Druckkammer des Fluidzwischenspeichers
zwischengespeicherten Fluids in den ersten bzw. zweiten Bremskreis
und damit ein besonders rasches Ansprechen der hydraulischen Radbremseinheiten
ermöglicht.
-
Eine
erfindungsgemäße regenerativ
arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage umfasst einen Hauptbremszylinder
sowie eine Mehrzahl von hydraulisch betätigbaren Radbremseinheiten,
die als primäre
Verzögerungseinrichtung
der Bremsanlage wirken. Ferner ist ein als sekundäre Verzögerungseinrichtung
wirkender elektrischer Generator vorhanden, der mit einem Antriebsstrang
des Kraftfahrzeugs koppelbar ist, um im Betrieb eine Bremswirkung
bereitzustellen. Schließlich
umfasst die erfindungsgemäße Kraftfahrzeugbremsanlage
ein oben beschriebenes elektrohydraulisches Steuermodul. In der
erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugbremsanlage können konventionelle
Bremssystemkomponenten in vorteilhafter Weise mit dem elektrohydraulischen Steu ermodul
kombiniert werden. Die Kraftfahrzeugbremsanlage ist daher einfach,
flexibel und kostengünstig
aufgebaut.
-
Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nun anhand der beigefügten schematischen
Zeichnungen näher
erläutert,
von denen
-
1 eine
regenerativ arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem elektrohydraulischen Steuermodul
gemäß einer
ersten Ausführungsform der
Erfindung in einer Lösestellung
zeigt,
-
2 die
in der 1 dargestellte Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem
elektrohydraulischen Steuermodul in einer regenerativen Bremsphase
mittels eines elektrischen Generators zeigt,
-
3 die
in der 1 dargestellte Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem
elektrohydraulischen Steuermodul in einer "Brake Blending"-Phase zeigt,
-
4 eine
regenerativ arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem elektrohydraulischen Steuermodul
gemäß einer
zweiten Ausführungsform der
Erfindung in einer Lösestellung
zeigt,
-
5 eine
regenerativ arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem elektrohydraulischen Steuermodul
gemäß einer
dritten Ausführungsform der
Erfindung in einer Lösestellung
zeigt, und
-
6 eine
regenerativ arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage mit einem elektrohydraulischen Steuermodul
gemäß einer
vierten Ausführungsform der
Erfindung in einer Lösestellung
zeigt.
-
1 zeigt
eine regenerativ arbeitende Kraftfahrzeugbremsanlage 10 mit
einem konventionellen Bremsgerät 12,
das einen Bremskraftverstärker 14 sowie
einen dem Bremskraftverstärker 14 nachgeschalteten
Hauptbremszylinder 16 umfasst. Das Bremsgerät 12 ist
durch eine über
ein Bremspedal in das Bremsgerät 12 eingeleitete
Betätigungskraft
F betätigbar.
-
Der
Hauptbremszylinder 16 des Bremsgeräts 12 ist in Form
eines Tandem-Hauptbremszylinders
aufgebaut und weist in den Figuren nicht gezeigte erste und zweite
Druckkammern auf. Die erste Druckkammer des Hauptbremszylinders 12 ist über einen
ersten Bremskreis I und eine konventionelle Radschlupfregeleinrichtung 18 mit
den Vorderrädern eines
Kraftfahrzeugs zugeordneten Radbremseinheiten 20a, 20b verbunden.
Die zweite Druckkammer des Hauptbremszylinders 16 ist über einen
zweiten Bremskreis II und die Radschlupfregeleinrichtung 18 mit
den Hinterrädern
des Kraftfahrzeugs zugeordneten Radbremseinheiten 20c, 20d verbunden.
-
Die
modular aufgebaute Kraftfahrzeugbremsanlage 10 umfasst
ferner ein zwischen dem Bremsgerät 12 und
der Radschlupfregeleinrichtung 18 angeordnetes elektrohydraulisches
Steuermodul 22. Darüber
hinaus ist in der Bremsanlage 10 neben den eine primäre Verzögerungseinrichtung
bildenden hydraulisch betätigbaren
Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d eine
in den Figuren nicht gezeigte sekundäre Verzögerungseinrichtung vorgesehen,
die durch einen mit einem Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs koppelbaren
elektrischen Generator gebildet wird. Mit Hilfe des elektrohydraulischen
Steuermoduls 22 kann die Bremsanlage 10 entweder
rein regenerativ, rein hydraulisch oder in einem "Brake Blending"-Betrieb arbeiten,
in dem die Bremseingriffe schrittweise durch die primäre Verzögerungseinrichtung,
das heißt
die hydraulischen Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d übernommen
werden.
-
Das
elektrohydraulische Steuermodul 22 umfasst eine in den
ersten Bremskreis I integrierte erste Fluidleitung 24.
Die erste Fluidleitung 24 ist mit einer ersten Druckkammer 26 eines
Fluidzwischenspeichers 28 verbunden. Die erste Druckkammer 26 des
Fluidzwischenspeichers 28 ist durch einen ersten Kolben 30 von
einer zweiten Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 getrennt.
In der ersten Fluidleitung 24 ist ferner ein erstes elektromagentisches
Umschaltventil 34 angeordnet, das in einer geöffneten
Stellung die erste Druckkammer 26 des Fluidzwischenspeichers 28 über die
Radschlupfregeleinrichtung 18 mit den Radbremseinheiten 20a, 20b verbindet
und in einer geschlossenen Stellung die erste Druckkammer 26 des
Fluidzwischenspeichers 28 von der Radschlupfregeleinrichtung 18 und
damit von den Radbremseinheiten 20a, 20b trennt.
-
Eine
zweite Fluidleitung 36 ist an einem ersten Ende mit der
zweiten Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 und
an einem zweiten Ende mit einem drucklosen Fluidvorratsbehälter 38 verbunden.
In der zweiten Fluidleitung 36 ist ein zweites elektromagnetisches
Umschaltventil 40 angeordnet, das in einer geöffneten
Stellung die zweite Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 mit
dem Fluidvorratsbehälter 38 verbindet
und in einer geschlossenen Stellung die zweite Druckkammer 32 des
Fluidzwischenspeichers 28 von dem Fluidvorratsbehälter 38 trennt.
-
Eine
dritte Fluidleitung 42 des elektrohydraulischen Steuermoduls 22 ist
in den zweiten Bremskreis II integriert und mit einer dritten
Druckkammer 44 des Fluidzwischenspeichers 28 verbunden.
Die dritte Druckkammer 44 des Fluidzwischenspeichers 28 ist
durch einen zweiten Kolben 46 von der zwischen der ersten
und der dritten Druckkammer 26, 44 angeordneten
zweiten Druckkammer 32 getrennt. In der dritten Fluidleitung 42 ist
ferner ein drittes elektromagnetisches Umschaltventil 48 angeordnet,
dass in einer geöffneten
Stellung die dritte Druckkammer 44 des Fluidzwischenspeichers 28 mit
der Radschlupfregeleinrichtung 18 und somit den Radbremseinheiten 20c, 20d verbindet
und in einer geschlossenen Stellung die dritte Druckkammer 44 des
Fluidzwischenspeichers 28 von der Radschlupfregeleinrichtung 18 und
somit den Radbremseinheiten 20c, 20d trennt.
-
In
der zweiten Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 ist
eine Rückstellfeder 50 angeordnet,
deren erstes Ende sich an dem ersten Kolben 30 und deren
zweites Ende sich an dem zweiten Kolben 46 abstützt. Durch
die Kraft der Rückstellfeder 50 werden
der erste und der zweite Kolben 30, 46 des Fluidzwischenspeichers 28 in
die in der 1 gezeigte Ruhestellung vorgespannt.
-
Ein
Wegsensor 52 ist mit dem ersten Kolben 30 des
Fluidzwischenspeichers 28 verbunden, um im Betrieb der
Bremsanlage 10 eine Verschiebung des ersten Kolbens 30 in
dem Fluidzwischenspeicher 28 zu erfassen. Ein erster Drucksensor 54 dient
der Erfassung des Drucks in der zweiten Druckkammer 32 des
Fluidzwischenspeichers 28. Ein zweiter Drucksensor 56 ist
stromabwärts
von dem ersten Umschaltventil 34 mit der ersten Fluidleitung 24 verbunden,
um einen Hydraulikdruck in der ersten Fluidleitung 24 zu
messen. Die Signale des Wegsensors 52 und der Drucksensoren 54, 56 werden
einer in den Figuren nicht gezeigten übergeordneten elektronischen
Steuereinheit zugeführt.
-
Das
elektrohydraulische Steuermodul 22 umfasst ferner eine
vierte Fluidleitung 58, in der eine Motor/Pumpenanordnung 60 angeordnet
ist. Eine Saugseite der Motor/Pumpenanordnung 60 ist mit dem
Fluidvorratsbehälter 38 verbunden,
so dass die Motor/Pumpenanordnung 60 im Betrieb Hydraulikfluid
aus dem Fluidvorratsbehälter 38 in
die zweite Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 fördern kann.
-
Bei
dem in der 1 gezeigten Steuermodul 22 mündest die
vierte Fluidleitung 58 zwischen der zweiten Druckkammer 32 des
Fluidzwischenspeichers 28 und dem zweiten Umschaltventil 40 in
die zweite Fluidleitung 36. Dadurch kann auf eine sepa rate
Verbindung der vierten Fluidleitung 58 mit der zweiten
Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 verzichtet
werden.
-
Schließlich ist
eine zusätzliche
Bypassleitung 62 zur Verbindung der vierten Fluidleitung 58 mit der
zweiten Fluidleitung 36 vorgesehen. In der Bypassleitung 62 sowie
stromabwärts
von der Motor/Pumpenanordnung 60 in der vierten Fluidleitung 58 angeordnete
Rückschlagventile 64, 66 stellen eine
definierte Fluidstömung
durch die zweite und die vierte Fluidleitung 36, 58 sicher
und sorgen dafür, dass
der gegebenenfalls in diesen Fluidleitungen 36, 58 vorliegende
Druck nicht permanent auf der Motor/Pumpenanordnung 60 lastet.
-
Im
Folgenden wird die Funktionsweise der Kraftfahrzeugbremsanlage 10 erläutert. Bei
der regenerativ arbeitenden Kraftfahrzeugbremsanlage 10 ist es
erwünscht,
bei Erfassung eines Fahrerbremswunschs zur Erzielung kleiner bis
mittlerer Fahrzeugverzögerungswerte
zunächst
die von dem elektrischen Generator aufgebrachte Bremswirkung zu
nutzen. Der Ansteuerzustand des elektrohydraulischen Steuermoduls 22 während einer
rein regenerativen Bremsphase ist in 2 dargestellt.
-
Bei
einer Bremsbetätigung
wird vom Fahrer über
das Bremspedal eine Betätigungskraft
F in das Bremsgerät 12 eingeleitet,
woraufhin sich in den Druckkammern des Hauptbremszylinders 12 in
bekannter und daher nicht näher
erläuterter
Art und Weise ein Hydraulikdruck aufbaut. In Folge des Druckaufbaus
in den Druckkammern des Hauptbremszylinders 16 strömt Hydraulikfluid über die
erste und die dritte Fluidleitung 24, 42 in der
erste und die dritte Druckkammer 26, 44 des Fluidzwischenspeichers 28.
-
Im
rein regenerativen Bremsbetrieb sind das erste und das dritte Umschaltventil 34, 48 geschlossen,
so dass die Fluidverbindungen zwischen der ersten bzw. der dritten
Druckkammer 26, 44 des Fluidzwischenspeichers 28 und
der Radschlupfregeleinrichtung 18 und somit den Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d unterbrochen
sind. Das zweite Umschaltventil 40 ist dagegen geöffnet, so
dass Hydraulikfluid aus der zweiten Druckkammer 32 des
Fluidzwischenspeichers 28 in den Fluidvorratsbehälter 38 abgeführt werden
kann.
-
Infolge
des Druckaufbaus in der ersten Druckkammer 26 verschiebt
sich der erste Kolben 30 gegen die Rückstellkraft der Feder 50 in
Richtung der zweiten Druckkammer 32, das heißt in den
Figuren nach rechts. Der zweite Kolben 46 des Fluidzwischenspeichers 28 verschiebt
sich infolge des Druckaufbaus in der dritten Druck kammer 44 gegen
die Rückstellkraft
der Feder 50 ebenfalls in Richtung der zweiten Druckkammer 32,
das heißt
in den Figuren nach links. Im rein regenerativen Betrieb der Kraftfahrzeugbremsanlage 10 wirkt
der Fluidzwischenspeicher 28 somit als Pedalgegenkraft-Simulationseinrichtung,
während
die hydraulisch betätigbaren
Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d unbetätigt bleiben.
-
Die
vom Fahrer gewünschte
Fahrzeugverzögerung
wird im regenerativen Betrieb der Bremsanlage 10 ausschließlich durch
den elektrischen Generator bewirkt. Die Ansteuerung des elektrischen
Generator erfolgt durch die elektronische Steuereinheit entsprechend
dem Fahrerbremswunsch. Der Fahrerbremswunsch wird dabei aus der
mittels eines Kraftsensors erfassten, bei einem Bremsvorgang vom Fahrer
auf das Bremspedal aufgebrachten Betätigungskraft sowie der von
dem Wegsensor 52 erfassten Verschiebung des ersten Kolbens 30 des
Fluidzwischenspeichers 28 ermittelt.
-
Wenn
von der elektronischen Steuereinheit ermittelt wird, dass die von
dem elektrischen Generator bereitgestellte Bremswirkung nicht ausreicht,
um eine dem Fahrerbremswunsch entsprechende Fahrzeugverzögerung zu
bewirken, steuert die elektronische Steuereinheit das Steuermodul 22 an,
um zusätzlich
die hydraulischen Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d zu
aktivieren. Dabei ist es wichtig, dass während der "Brake Blending"-Phase, das heißt während der Phase, in der Bremseingriffe
durch die Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d übernommen werden,
keine vom Fahrer des Fahrzeugs feststellbaren sprunghaften Änderungen
der Fahrzeugverzögerung
auftreten. Um dies zu erreichen, wird das elektrohydraulische Steuermodul 22 von
der elektronischen Steuereinheit in den in 3 gezeigten
Betriebszustand versetzt.
-
Während der "Brake Blending"-Phase werden das
erste und das dritte Umschaltventil 34, 48 wahlweise
in ihre geöffneten
bzw. ihre geschlossenen Stellungen gesteuert, so dass sich in der
ersten und der dritten Fluidleitung 24, 42 ein
gewünschter Hydraulikdruck
aufbaut, der dann über
die Radschlupfregeleinrichtung 18 den Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d zugeführt wird.
Der Druckaufbau in der ersten Fluidleitung 24 wird dabei
mit Hilfe des zweiten Drucksensors 56 überwacht, so dass die elektronische
Steuereinheit die von dem zweiten Drucksensor 56 empfangenen
Signale zur weiteren Ansteuerung des Steuermoduls 22 nutzen
kann.
-
Das
in der zweiten Fluidleitung 36 angeordnete zweite Umschaltventil 40 wird
ebenfalls wahlweise in seine geöffnete
bzw. seine geschlossene Stellung gesteuert, so dass Fluid aus dem
Fluidvorratsbehälter 38 durch
die zweite Fluidleitung 36 in die zweite Druckkammer 32 des
Fluidzwischenspeichers 28 zurückgeführt werden kann. Die Kraft
der Rückstellfeder 50 drängt dabei
den ersten Kolben 30 des Fluidzwischenspeichers 28 in
Richtung der ersten Druckkammer 26, das heißt in den
Figuren nach links. Der zweite Kolben 46 des Fluidzwischenspeichers 28 wird
dagegen durch die Kraft der Rückstellfeder 50 in
Richtung der dritten Druckkammer 44 des Fluidzwischenspeichers 28,
das heißt
in den Figuren nach rechts verschoben.
-
Falls
erforderlich, wird zusätzlich
die Motor/Pumpenanordnung 60 in Betrieb gesetzt, um Fluid
aus dem Fluidvorratsbehälter 38 in
die zweite Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 zurückzufördern. Durch
diese Steuerung des Steuermoduls 22 kann somit eine schrittweise Übernahme der
Bremseingriffe durch die hydraulischen Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d erfolgen.
Um sprunghafte Änderungen
der Fahrzeugverzögerung zu
vermeiden, wird dabei der Hydraulikdruck in den Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d entsprechend
der Verringerung der Verzögerungsleistung des
Generators erhöht.
Dadurch wird ein kontinuierlicher und vom Fahrer nicht bemerkbarer Übergang von
einem rein regenerativen, ausschließlich durch den Generator bewirkten
Bremsbetrieb zu einem hydraulischen Bremsbetrieb mit Hilfe der Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d ermöglicht.
-
Im
rein hydraulischen Bremsbetrieb befindet sich das elektrohydraulische
Steuermodul 22 in dem in 1 gezeigten
Betriebszustand, in dem das erste und das dritte Umschaltventil 34, 48 geöffnet sind, das
zweite Umschaltventil 40 dagegen geschlossen ist. In diesem
Betriebszustand des Steuermoduls 22 sind der erste und
der zweite Kolben 30, 46 des Fluidzwischenspeichers 28 hydraulisch
blockiert, so dass keine Verschiebung der Kolben 30, 46 in
Richtung der zweiten Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 möglich ist.
-
Die
in 4 gezeigte Kraftfahrzeugbremsanlage 10 unterscheidet
sich von dem in den 1 bis 3 gezeigten
System durch die Ausgestaltung des elektrohydraulischen Steuermoduls 22.
Bei dem elektrohydraulischen Steuermodul 22 der in 4 gezeigten
Bremsanlage 10 wurde auf die Bereitstellung einer zusätzlichen
Motor/Pumpenanordnung zur Förderung
von Hydraulikfluid aus dem Fluidvorratsbehälter 38 in die zweite
Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 verzichtet.
Statt dessen sind die erste und die dritte Fluidleitung 24, 42 mit
einem in die Radschlupfregeleinrichtung 18 integrierten
und in der 4 nicht gezeigten elektromotorischen
Druckerzeuger verbunden. Mit Hilfe dieses Druckerzeugers kann bei
Bedarf während
der "Brake Blending"-Phase Fluid aus
der ersten und der dritten Druckkammer 26, 44 des
Fluidzwischenspeichers 28 in die Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d gefördert werden.
Im Übrigen
entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise der Kraftfahrzeugbremsanlage 10 gemäß 4 dem
Aufbau und der Funktionsweise des in den 1 bis 3 dargestellten
Systems.
-
Die
in 5 gezeigte Kraftfahrzeugbremsanlage 10 unterscheidet
sich von der in den 1 bis 3 dargestellten
Anlage dadurch, dass das zweite Ende der zweiten Fluidleitung 36 nicht
mit einem drucklosen Fluidvorratsbehälter sondern mit einer in das
elektrohydraulische Steuermodul 22 integrierten Expanderkammer 68 verbunden
ist. Die Expanderkammer 68 umfasst einen durch eine Rückstellfeder 70 vorgespannten
Kolben 72 und ermöglicht
die Speicherung von aus der zweiten Druckkammer 32 des
Fluidzwischenspeichers 28 abgeleiteten Fluids unter erhöhtem Druck.
Das in der Expanderkammer 68 aufgenommene Fluid kann somit
während
der "Brake Blending"-Phase besonders
rasch in die zweite Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 zurückgeführt werden.
Im Übrigen
entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise der Kraftfahrzeugbremsanlage 10 gemäß 5 dem
Aufbau und der Funktionsweise des in den 1 bis 3 dargestellten
Systems.
-
In 6 ist
schließlich
eine Kraftfahrzeugbremsanlage 10 dargestellt, bei der das
elektrohydraulische Steuermodul 22 eine fünfte Fluidleitung 74 umfasst.
Ein erstes Ende der fünften
Fluidleitung 74 mündet
in die vierte Fluidleitung 58 und ist dadurch mit der zweiten
Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 verbunden.
Ein zweites Ende der fünften
Fluidleitung 74 ist mit einem in Form einer Expanderkammer
ausgebildeten Druckspeicher 76 verbunden. Der Druckspeicher 76 umfasst
eine Rückstellfeder 78 sowie
einen durch die Kraft der Rückstellfeder 78 vorgespannten
Kolben 80.
-
In
der fünften
Fluidleitung 74 ist ein viertes elektromagnetisches Umschaltventil 82 angeordnet, das
in einer geöffneten
Stellung die zweite Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 mit
dem Druckspeicher 76 verbindet und in einer geschlossenen
Stellung die zweite Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 von
dem Druckspeicher 76 trennt.
-
Während der "Brake Blending"-Phase kann das vierte
Umschaltventil 82 geöffnet
werden und dadurch eine Fluidverbindung zwischen dem Druckspeicher 76 und
der zweiten Druckkammer 32 des Fluidzwischenspeichers 28 herstellen.
Dadurch kann besonders rasch Fluid in die zweite Druckkammer 32 des
Fluidzwischenspeichers 28 zurückgeführt werden. Infolge dessen
wird ein besonders rascher Druckaufbau in der ersten und der dritten
Fluidleitung 24, 42 und damit ein besonders rasches
Anspre chen der hydraulischen Radbremseinheiten 20a, 20b, 20c, 20d ermöglicht.
Im Übrigen
entsprechen der Aufbau und die Funktionsweise der Kraftfahrzeugbremsanlage 10 gemäß 6 dem
Aufbau und der Funktionsweise des in den 1 bis 3 gezeigten
Systems.