DE102007060408B4

DE102007060408B4 - Verfahren und System zur Bremskraftverstärkung in einem Hybridkraftfahrzeug

Info

Publication number: DE102007060408B4
Application number: DE102007060408.6A
Authority: DE
Inventors: Daniel Gabor; Dale Scott Crombez; Peter Francis Worrel; David David Treharne
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2007-01-08
Filing date: 2007-12-14
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2027-12-15
Also published as: GB2445447B; CN101219642A; GB0723783D0; DE102007060408A1; US20080164753A1; CN101219642B; GB2445447A

Abstract

Verfahren zur Bereitstellung von Bremskraftverstärkung in einem Hybridkraftfahrzeug, wobei das Hybridkraftfahrzeug einen Bremskraftverstärker (10) aufweist, welcher durch einen Verstärkungsgenerator (14), der wiederum durch einen Verbrennungsmotor (22) angetrieben wird, sowie durch eine Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) mit Energie versorgt wird, mit folgenden Schritten: – Überwachen des Wertes zumindest eines Betriebsparameters, der ein Betriebsparameter der Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) ist und anzeigt, ob die Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) in der Lage ist, Ausgabeleistung zu erbringen, – Vergleichen des Wertes des besagten Betriebsparameters mit einem festgelegten Bereich für diesen Wert, und – Inbetriebnehmen des Verbrennungsmotors (22) in dem Fall, dass der besagte überwachte Betriebsparameter außerhalb des besagten festgelegten Bereiches liegt, um so ein gewünschtes Maß an Bremskraftverstärkungskapazität zur Verfügung zu stellen.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und ein System zur Bereitstellung mehrerer Quellen für eine Betriebsbremsverstärkung in einem Hybridkraftfahrzeug, beispielsweise einem Elektro-Hybridfahrzeug oder einem Hydraulik-Hybridfahrzeug.
Hybridkraftfahrzeuge, wie beispielsweise Elektro-Hybridfahrzeuge oder Hydraulik-Hybridfahrzeuge, bieten dem Kraftfahrer signifikante wirtschaftliche Vorteile beim Kraftstoffverbrauch. Im Allgemeinen kommen in Elektro-Hybridfahrzeugen wahlweise ein Elektromotor und ein Verbrennungsmotor zum Einsatz, um Bewegungsenergie zu erzeugen. In Hydraulik-Hybridfahrzeugen kommt ein Verbrennungsmotor in Verbindung mit einem hydraulisch betriebenen Motor zum Einsatz.
Ein Teil der wirtschaftlichen Vorteile beim Kraftstoffverbrauch der Hydraulik-Hybridfahrzeuge und Elektro-Hybridfahrzeuge resultiert aus der Tatsache, dass der Verbrennungsmotor zu verschiedenen Zeiten ausgeschaltet wird, beispielsweise bei Bremsvorgängen und wenn das Fahrzeug im Verkehr zum Stehen kommt, aber auch in anderen Betriebszuständen. Weil leistungsstarke Bremssysteme im Allgemeinen dann betriebsbereit sein müssen, wenn das Fahrzeug entweder in Bewegung oder in einem bewegungsbereiten Zustand ist, und weil viele leistungsstarke Bremssysteme, die in Hybridfahrzeugen verwendet werden, auf einen Bremskraftverstärker angewiesen sind, der typischerweise durch Vakuum oder Luft- bzw. hydraulischen Unterdruck betrieben wird, ist es notwendig, eine Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung vorzusehen, die den Bremskraftverstärker dann aktiviert, wenn der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs nicht in Betrieb ist. Beispiele für solche Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtungen sind elektronisch betriebene Vakuumpumpen, elektronisch betriebene Luftpumpen oder Luftkompressoren, elektronisch betriebene hydraulische Pumpen, oder hydraulisch betriebene Vakuumpumpen.
Ein sicherer und zweckmäßiger Betrieb von Kraftfahrzeugen mit leistungsstarken Bremssystemen, die einen Bremskraftverstärker aufweisen, erfordert die Verfügbarkeit der Bremsverstärkung unabhängig davon, ob der Verbrennungsmotor in Betrieb ist oder nicht. Es ist bekannt, einen Schalter vorzusehen, der eine Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung an- und ausschaltet, aber diese bekannten Systeme sehen nicht den Betrieb durch den Verbrennungsmotor in dem Fall vor, dass die Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung ausfällt.
Aus der DE 10 2004 024 212 A1 sind ein Verfahren zur Bereitstellung von Bremskraftverstärkung in einem Hybridkraftfahrzeug und ein entsprechendes Bremssystem bekannt, wobei ein Bremskraftverstärker des Hybridkraftfahrzeugs durch einen Verstärkungsgenerator, der wiederum durch einen Verbrennungsmotor angetrieben wird, sowie durch eine Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung mit Energie versorgt werden kann. Der im Bremskraftverstärker herrschende Druck wird überwacht, und wenn er einen vorgegebenen Schwellenwert unterschreitet, wird die Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung aktiviert und/oder der Verbrennungsmotor in Betrieb genommen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Bereitstellung von Bremskraftverstärkung in einem Hybridkraftfahrzeug und ein entsprechendes Bremssystem zur Verfügung zu stellen, bei denen ein funktionsgemäß akzeptables Maß an Bremskraftverstärkung vorhanden ist, unabhängig davon, ob eine Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung in Betrieb ist oder nicht.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren bzw. durch ein Bremssystem mit den Merkmalen der Ansprüche 1 bzw. 8 gelöst.
Das Verfahren, mit dem eine Bremskraftverstärkung in einem Hybridkraftfahrzeug, wie etwa einem Elektro-Hybridfahrzeug oder einem Hydraulik-Hybridfahrzeug, zur Verfügung gestellt wird, beinhaltet ein Überwachen des Wertes zumindest eines Betriebsparameters, der die Bereitschaft einer Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung indiziert, eine gewünschte Ausgabeleistung zu erbringen, sowie ein Vergleichen des Wertes des überwachten Betriebsparameters mit einem festgelegten Bereich für diesen Parameter. In dem Fall, dass der Wert des überwachten Betriebsparameters außerhalb des festgelegten Bereichs liegt, wird der Verbrennungsmotor des Kraftfahrzeugs in Betrieb genommen, um ein gewünschtes Maß an Bremsverstärkungskapazität zu erhalten. Der Verbrennungsmotor betreibt einen Verstärkungsgenerator, wie beispielsweise eine hydraulische Pumpe, einen Luftkompressor oder eine Vakuumpumpe. Alternativ dazu kann der Verbrennungsmotor selbst als Vakuumpumpe betrieben werden, indem der Bremskraftverstärker mit einem Luftansaugstutzen des Verbrennungsmotors verbunden wird. Wie vorstehend erwähnt, kann die erfindungsgemäße Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung einen elektronisch betriebenen Luftkompressor, eine hydraulische Pumpe oder eine Vakuumpumpe oder eine hydraulisch betriebene Vakuumpumpe beinhalten.
Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems besteht darin, dass leistungsstarkes Bremsen in einem Hybridfahrzeug ungeachtet eines Ausfalls einer Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung erfolgen werden kann.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens und Systems besteht darin, dass die wirtschaftlichen Vorteile eines Hybridkraftfahrzeugs beim Kraftstoffverbrauch erhalten bleiben, während gleichzeitig ein sicherer und effizienter Betrieb der Betriebsbremsen möglich ist.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm einer erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. eines erfindungsgemäßen Systems zur Bremskraftverstärkung in einem Hybridkraftfahrzeug
2 ein Flussdiagramm eines Verfahrens gemäß der Erfindung.
Wie aus 1 ersichtlich, wird ein Bremskraftverstärker 10, der als Vakuumverstärker, als hydraulischer Verstärker oder als ein anderer dem Fachmann bekannter oder im vorliegenden Zusammenhang naheliegender Typ eines Betriebsbremsenverstärkers ausgebildet sein kann, durch einen Verbrennungsmotor 22 mit Energie versorgt, der einen Verstärkungsgenerator 14 antreibt, der wiederum mit dem Bremskraftverstärker 10 verbunden ist. In diesem Zusammenhang steht der Begriff ”Verstärkungsgenerator 14” beispielsweise für eine Vakuumpumpe, einen Luftkompressor oder eine hydraulische Pumpe, die/der direkt von dem Verbrennungsmotor 22 angetrieben wird. Alternativ dazu könnte der Verstärkungsgenerator 14 einen Vakuumanschluss in einem Luftansaugstutzen des Verbrennungsmotors 22 aufweisen, wie es dem Fachmann bekannt ist. Eine Steuerung 26, vorzugsweise eine Mikroprozessorsteuerung einer dem Fachmann bekannten bzw. im vorliegenden Zusammenhang naheliegenden Art, ist für Überwachungs- und Steuerungsfunktionen im vorliegenden System vorgesehen.
Der Bremskraftverstärker 10 wird außerdem durch eine Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung 18 mit Energie versorgt, welche, wie vorstehend erläutert, eine elektronisch betriebene Vakuumpumpe, einen Luftkompressor, eine elektronisch betriebene hydraulische Pumpe, eine hydraulisch betriebene Vakuumpumpe, oder eine andere Einrichtung aufweisen kann. Von Wichtigkeit ist, dass die Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung 18 dazu genutzt werden kann, eine Ausgabeleistung zur Verfügung zu stellen, mit welcher der Bremskraftverstärker 10 betrieben werden kann, wenn der Verbrennungsmotor 22 und der Verstärkungsgenerator 14 normalerweise nicht in Betrieb sind, etwa wenn ein Fahrzeug, das mit dem vorliegendem System ausgestattet ist, mit ausgeschaltetem Verbrennungsmotor 22 betrieben wird. Dies ist typischerweise dann der Fall, wenn das Fahrzeug im Leerlauf auf einer abwärts geneigten Strecke betrieben und wiederholt mit der Nutzbremse gebremst wird, sowie auch dann, wenn das Fahrzeug stillsteht.
Wie aus 2 ersichtlich, beginnt ein Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung an Kasten 50 mit Start und geht dann bei Kasten 54 weiter, wo die Steuerung 26 einen Betriebsparameter BP der Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung 18 überwacht. Der Betriebsparameter BP, der in Kasten 54 überwacht wird, ist idealerweise ein Parameter wie etwa die Unterdruckerzeugung einer elektronisch betriebenen Vakuumpumpe, oder ein elektrischer Strom, der von einem Motor oder einer elektronisch betriebenen Pumpe verbraucht wird, oder ein Versorgungsstrom, oder ein erzeugter Druck, der einem elektronisch betriebenen Luftkompressor oder einer hydraulisch betriebenen Pumpe zugeordnet werden kann. Als weitere Alternative kann der Betriebsparameter BP auch den erzeugten Druck einer elektronisch betriebenen hydraulischen Pumpe darstellen. In jedem Fall soll der Betriebsparameter BP für einen Betriebsparameter stehen, welcher der Steuerung 26 durch einen Vergleich mit einem festgelegten Bereich für diesen Betriebsparameter anzeigt, ob die Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung 18 korrekt arbeitet. Solche Parameter sind gemeinhin unter Fachleuten bekannt bzw. sind im vorliegenden Zusammenhang naheliegend.
Nach der Überwachung der Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung 18 in Kasten 54 schreitet die Steuerung 26 weiter zu Kasten 58, in dem der Wert des Betriebsparameters BP mit dem festgelegten Bereich für diesen Parameter verglichen wird. Wenn der Wert des Betriebsparameters BP innerhalb des festgelegten Bereichs liegt, so dass die in Kasten 58 formulierte Frage mit ”JA” beantwortet wird, springt die Routine zurück und wird bei Kasten 54 fortgesetzt. Wenn jedoch die in Kasten 58 gestellte Frage mit ”NEIN” beantwortet wird, erfolgt ein Starten des Verbrennungsmotors durch die Steuerung 26 bei Kasten 62, so dass der Verbrennungsmotor 22 in Kombination mit dem Verstärkungsgenerator 14 die gewünschte Bremskraftverstärkung leistet. Die Routine endet bei Kasten 66. Auf diese Weise kann eine ausreichende Bremskraftverstärkung auch in dem Fall zur Verfügung gestellt werden, dass die Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung 18 ausfällt. Fachleute werden angesichts dieser Darlegung erkennen, dass der festgelegte Toleranzbereich für den Betriebsparameter BP in Abhängigkeit von solchen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs wie dem Umgebungsdruck, der von Wetterbedingungen und Standorthöhe abhängt, variieren kann. Der festgelegte Bereich für den Betriebsparameter BP schließt unsinnige Werte, wie beispielsweise einen Verstärkerunterdruck von über 1013 mbar aus, ebenso wie Werte, die den Verlust des Steuerungssignals bedeuten. Demzufolge wird bei Signalverlust, oder wenn der Wert des Signals außerhalb des erwarteten Bereichs liegt (das bedeutet, wenn dieses unplausibel erscheint) die Frage in Kasten 58 mit ”NEIN” beantwortet.
Hinsichtlich eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung kann der Verbrennungsmotor 22 auf eine Weise betrieben werden, die maximale Bremskraftverstärkung liefert. Dies kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass die Last und/oder die Drehzahl des Verbrennungsmotors 22 unabhängig von der Grundgeschwindigkeit des Fahrzeugs geregelt wird, oder durch die Verwendung variabler Ventilsteuerzeiten, oder durch weitere Verfahren, die dem Fachmann bekannt bzw. im vorliegenden Zusammenhang naheliegend sind.

Claims

Verfahren zur Bereitstellung von Bremskraftverstärkung in einem Hybridkraftfahrzeug, wobei das Hybridkraftfahrzeug einen Bremskraftverstärker (10) aufweist, welcher durch einen Verstärkungsgenerator (14), der wiederum durch einen Verbrennungsmotor (22) angetrieben wird, sowie durch eine Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) mit Energie versorgt wird, mit folgenden Schritten: – Überwachen des Wertes zumindest eines Betriebsparameters, der ein Betriebsparameter der Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) ist und anzeigt, ob die Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) in der Lage ist, Ausgabeleistung zu erbringen, – Vergleichen des Wertes des besagten Betriebsparameters mit einem festgelegten Bereich für diesen Wert, und – Inbetriebnehmen des Verbrennungsmotors (22) in dem Fall, dass der besagte überwachte Betriebsparameter außerhalb des besagten festgelegten Bereiches liegt, um so ein gewünschtes Maß an Bremskraftverstärkungskapazität zur Verfügung zu stellen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) eine elektrisch betriebene Vakuumpumpe aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) einen elektrisch betriebenen Luftkompressor aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) eine elektrisch betriebene hydraulische Pumpe aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) eine hydraulisch betriebene Vakuumpumpe aufweist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Hybridkraftfahrzeug als Elektro-Hybridfahrzeug ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Hybridkraftfahrzeug als Hydraulik-Hybridfahrzeug ausgebildet ist.
Bremssystem für Hybridkraftfahrzeuge, mit – einem Bremskraftverstärker (10), der durch einen Verstärkungsgenerator (14), der wiederum durch einen Verbrennungsmotor (22) angetrieben wird, mit Energie versorgt wird, – einer Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) zur hilfsweisen Energieversorgung des Bremskraftverstärkers (10), und – einer Systemsteuerung (26), um den Wert zumindest eines Betriebsparameters zu überwachen, der ein Betriebsparameter der Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) ist und auf die Ausgabeleistung der Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) schließen lässt, wobei die besagte Systemsteuerung (26) den Wert des besagten überwachten Betriebsparameters mit einem festgelegten Bereich für den besagten Wert vergleicht, und in dem Fall, dass der Wert des besagten Betriebsparameters außerhalb des besagten festgelegten Bereiches liegt, den besagten Verbrennungsmotor (22) startet, um ein gewünschtes Maß an Bremskraftverstärkung zur Verfügung zu stellen.
Bremssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) eine elektrisch betriebene Vakuumpumpe aufweist.
Bremssystem nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) einen elektrisch betriebenen Luftkompressor aufweist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) eine elektrisch betriebene hydraulische Pumpe aufweist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die besagte Hilfsbremskraftverstärkungsvorrichtung (18) eine hydraulisch betriebene Vakuumpumpe aufweist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Hybridkraftfahrzeug als Elektro-Hybridfahrzeug ausgebildet ist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das besagte Hybridkraftfahrzeug als Hydraulik-Hybridfahrzeug ausgebildet ist.
Bremssystem nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Verbrennungsmotor (22) den Verstärkungsgenerator (14) betreibt, um das besagte Maß an Bremskraftverstärkung zur Verfügung zu stellen.
Bremssystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der besagte Verstärkungsgenerator (14) einen Unterdruckanschluss aufweist, der in einen Luftansaugstutzen des besagten Verbrennungsmotors (22) eingeführt wird, und dass der besagte Verbrennungsmotor (22) in einem Bereich betrieben wird, der den Unterdruck maximiert, der dem besagten Bremssystem zur Verfügung gestellt wird.