WO2004054862A1 - Verfahren für eine adaptive bremsmomentregelung - Google Patents

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    • B60T8/17616—Microprocessor-based systems

Definitions

  • the present invention aims to provide an electrically controllable parking brake system which is operationally reliable even at driving speeds v ⁇ 0.
  • slipPH2max wheel slip
  • SlipThr slip threshold

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Betätigung einer elektrisch betätigbaren Feststellbremsanlage vorgeschlagen, bei dem bei einer Fahrgeschwindigkeit, welche eine vorgegebene Mindestgeschwindigkeit übersteigt, das Bremsmoment an den abgebremsten Rädern reduziert wird um ein Blockieren der durch die Feststellbremse abgebremsten Räder zu verhindern.

Description

Verfahren für eine adaptive Bremsmomentregelung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Feststellbremse gemäß Oberbegriff von Anspruch 10.
Heute übliche Kraftfahrzeugbremsanlagen haben auf Grund der gesetzlichen Bestimmungen im wesentlichen drei Funktionen zu erfüllen, nämlich Betriebs-, Feststell- und Hilfs-/Notbrems- funktion. Dazu weisen die bekannten Bremssysteme in der Re¬ gel zwei voneinander unabhängige Bremsanlagen auf. Die Betriebsbremse wird im häufigsten Fall durch Betätigung eines Bremspedals aktiviert und weist bereits vielfach elektrohy- draulische Hilfsmittel auf, welche beispielsweise das Blok- kieren der Fahrzeugräder verhindern. Des weiteren besitzen heutige Kraftfahrzeuge eine weitere, vollkommen unabhängige Feststellbremsanlage, welche vielfach durch einen Handbremshebel mit einem Seilzug, welcher mechanisch auf die Bremsak- tuatoren der Hinterachse zuspannend einwirkt, betätigt wird. Die Feststellbremsanlage soll dabei auch während der Fahrt funktionsfähig sein, damit bei einem Defekt der Betriebsmittelbremse das Fahrzeug noch zum Stillstand gebracht werden kann .
Aus der DE-A-195 16 639 ist eine Betriebs- und Feststellbremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, bei der unabhängige Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der entsprechenden Bremse vorgesehen sind. Die Bremsanlage umfasst ein mit Fremdenergie gespeistes Druckaufbaumittel, mit dem die Reibungsbremse der Feststellbremsanlage betätigt werden kann. Obwohl die Betätigungseinrichtung ein Element einer Fahrdy- namikregelungseinrichtung (ESP) sein kann, ist für die Feststellbremsanlage keine Antiblockierfunktion vorgesehen.
Auch aus der WO 99/38738 ist ein Kraftfahrzeugbremssystem mit einer Betriebsbremse und einer elektrisch steuerbaren Feststellbremse bekannt, wobei die dosierbare Betriebsbremsanlage mit ABS-, ASR- und ESP-Funktion ausgestattet ist. Die Feststellbremsanlage ist so ausgelegt, dass bei Betätigung der Feststellbremsanlage bei Fahrgeschwindigkeiten von v ≠ 0 die Betriebsbremse angesteuert wird. Erst bei Fahrgeschwindigkeiten v « 0 wird die Feststellbremse zugespannt. Auch bei dieser bekannten elektronischen Feststellbremse ist keine Antiblockierfunktion für die Feststellbremse vorgesehen .
Aus der DE-A-199 08 062 geht eine Feststellbremsanlage für Kraftfahrzeuge hervor, bei der die elektronische Feststellbremse oberhalb einer festgelegten Fahrgeschwindigkeit gesperrt wird. Eine Sperrung ist erforderlich, damit das Kraftfahrzeug bei einem Zuspannen der Aktuatoren der Feststellbremse nicht durch Blockieren der Hinterräder in einen unkontrollierten Fahrzustand gerät.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, eine elektrisch ansteuerbare Feststellbremsanlage zu schaffen, welche auch bei Fahrgeschwindigkeiten v ≠ 0 betriebssicher ist.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 und die Feststellbremse gemäß Anspruch 10.
Grundgedanke der Erfindung ist es, während einer Antiblok- kierregelung mit einem möglichst einfach gehaltenen Verfahren einen für eine hohe Bremswirkung günstigen Arbeitspunkt auf der μ-Schlupf Kurve zu finden.
Der Zweck des Verfahrens ist eine Vermeidung eines zu hohen Bremsmomentes um ein Blockieren der Räder bei einer dynamischen Abbremsung zu verhindern. Bevorzugt wird zur Berechnung eines neuen Sollwertes eine Bewertung des maximalen Radschlupfverhaltens in einer vorhergehenden instabilen Phase (Release-Phase) vorgenommen.
Dabei wird insbesondere in Abhängigkeit des maximalen Radschlupfes in der vorhergegangen instabilen Phase die Bremsmomentanforderung (ForceRequest) in der nachfolgenden Bremsphase verringert.
Im Verfahren nach der Erfindung ist wird bevorzugt das Rad mit dem größten Radschlupf in den jeweiligen instabilen Phasen zur Bestimmung der Höhe der Bremsmomentanforderung analog dem an sich bekannten Prinzip des "Select-Low" bei ABS- Betriebsbremsen herangezogen.
Es ist zweckmäßig, dass dabei betrachtet wird, ob der Radschlupf ( SlipPH2max) eine bestimmten Schlupfschwelle { SlipThr) an einem Rad überschreitet. Hierdurch lässt sich vorteilhaft die Spannkraftanforderung für die nächste Bremsphase verringern. Die dabei anzuwendende Schlupfschwelle SlipThr beträgt insbesondere etwa 30% bis 50% von 1.
Die Berechnung eines neuen Sollwertes ( ForceRequest) erfolgt insbesondere nach folgender Formel:
ForceRequest (n) = ForceRequest (n -1) -
Faktorl
(ForceRequest (n -1) * SlipPH2maκ * )
Fakto 2
Dabei sind die Faktoren Faktorl und Faktor∑ Proportionalitätskonstanten, mit denen fachmännisch eine individuelle Anpassung der Reglung auf die Bedingungen im Fahrzeug (z.B. Auslegung der Feststellbremse) vorgenommen werden kann. Das Verhältnis Faktorl /Faktor2 ist bevorzugt kleiner als 1. Besonders bevorzugt ist der Verhältniswert kleiner als etwa 0,4, beispielsweise etwa 0,33.
Der Index n gibt den aktuell zu berechnenden Wert für den ForceRequest an. Der Index n -1 bezeichnet den bei einer vorhergehenden Berechnung ermittelten Wert.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird der neue Sollwert ForceRequest (n) für die nächste Bremsphase in der Weise berechnet, dass der Initialisierungswert der Spannkraftanforderung ForceRequest (n~l) der aktuelle Wert des tatsächlichen Bremsmomentes zum Zeitpunkt der Erkennung eine Instabilität des Rades ist. Der Zeitpunkt der Instabilität wird insbesondere durch Betrachtung des Zeitpunkts des Überschreitens einer vorgegebenen Schlupfschwelle bestimmt. Steht ein Wert für das tatsächliche Bremsmoment nicht direkt, also sensorisch gemessen, zur Verfügung, ist es sinnvoll, einen entsprechenden Wert über ein fachmännisch ableitbares physikalisches Modell zu berechnen.
Um Unterbremsungen, also im Verhältnis zum aktuellen Reibwert zu geringe Bremsdrücke, zu vermeiden ist es gemäß dem Verfahren der Erfindung bevorzugt, nach einer bestimmten Zeitdauer, wenn die Räder in der Nähe der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit verbleiben, das Bremsmoment mit einem geringeren Bremsmomentgradienten insbesondere schrittweise zu erhöhen. Diese Zeitdauer ist zweckmäßigerweise so zu wählen, dass die Reaktionstotzeiten des kompletten Systems, elektromotorischer Aktor, Trägheiten der Räder, usw. eine berücksichtigt sind. Das heißt, der Bremsmomentengradient sollte zwar möglichst groß sein, jedoch nicht so groß, dass das Bremssystem nicht mehr hinreichend auf die Änderung der Spannkraftanforderung reagieren kann.
Das Bremsmoment wird vorzugsweis mit Hilfe der Zuspannkraft oder über Messung des Weges eines bewegten Elementes an einer mechanischen Zuspanneinrichtung gemessen.
Das Verfahren der Erfindung bietet den Vorteil, dass ein Blockieren der Räder bzw. ein Übersteuern der Spannkraft bei einer während der Fahrt betätigten Feststellbremse vermieden werden kann.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
Es zeigen
Fig. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit einer einfachen Blockierregelung und
Fig. 2 ein weiteres Diagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäß erweiterten Verfahrens mit einer Blok- kierregelung, welche zurückliegende Bremsmomente berücksichtigt .
In den Diagrammen der Figuren 1 und 2 geben die beiden im oberen Bereich der Ordinate verlaufenden Kurven x und v2 die mit üblichen ABS-Raddrehzahlsensoren gemessenen Radgeschwindigkeiten der Hinterräder an. Die im unteren Teil der Ordinate verlaufende Kurve 1 in den Figuren 1 und 2 gibt die aktuelle Kraft an den Aktuatoren der Feststellbremse an. Die gestrichelten Linien 2 in den Figuren 1 und 2 geben jeweils einen gespeicherten Wert für den Sollwert des Bremsmoments ForceRequest (n-1) in der aktuellen Bremsphase an.
In Fig. 1 steigt in Bereich A zunächst der Sollwert für das Bremsmoment solange an, bis eine obere Schlupfschwelle 5 SlipPH2max durch die Radgeschwindigkeiten ( i, v2) überschritten wird. In Phase B (Release Phase) wird der Sollwert für das Bremsmoment verringert, so dass die Radgeschwindigkeit nach einer gewissen Reaktionszeit des Gesamtsystems wieder ansteigt. Der Sollwert für die nächste Bremsphase wird bestimmt durch Verwendung des aktuell zur Zeit tx ermittelten Bremsmoments (Kurve 1) . Wenn die untere Schlupfschwelle 6 SlipPHlmax dabei unterschritten wird (Zeitpunkt t3) , wird das Bremsmoment durch Verwendung des neuen Sollwerts ForceRequest (n) wieder erhöht.
In Fig. 2 steigt ebenfalls in Bereich A zunächst der Sollwert für das Bremsmoment solange an, bis eine Schlupfschwelle von 40 % durch die Radgeschwindigkeiten (vx, v2) überschritten wird. In diesem Moment wird der Sollwert ForceReques t (Kurve 2, Zeitpunkt t2) deutlich verringert und der aktuelle Wert des aktuellen Bremsmoments auf Kurve 1 in einem Speicher festgehalten. Nach dem Ansteigen der Radgeschwindigkeiten wird erneut das Bremsmoment erhöht, wobei der neue Sollwert entsprechend der weiter oben angegebenen Formel aus dem Bremsmoment der vorhergehenden Phase ( ForceRequest (n-1 ) und einem Faktor berechnet wird.
Zum Zeitpunkt ts (gestrichelte Linie 4) wird zur weiteren Erläuterung der Wirkungsweise des Verfahrens ein Reibwert- ■ sprung von einem vergleichsweise niedrigen Reibwert μL (z.B. Schnee oder Eis) auf einen höheren Reibwert μH (z.B. trockene Fahrbahn) herbeigeführt. Zur Vermeidung einer Unterbremsung wird nun in Bereich C der Sollwert ForceRequest (n) schrittweise solange erhöht, bis erneut ein vorgegebener Mindestschlupf auftritt.
Entsprechend kann zur Vermeidung von Unterbremsungen in einer Bremsmomenthaltephase A' betrachtet werden, ob der Radschlupf für eine bestimmte Zeit tu eine weitere vorgegebene Schlupfschwelle nicht überschritten hat. Ist dies der Fall, wird der Sollwert analog dem Verfahren im vorstehenden Absatz schrittweise erhöht.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Betätigung einer elektrisch ansteuerbaren Feststellbremse, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Fahrgeschwindigkeit, welche eine vorgegebene Mindestgeschwindigkeit übersteigt, das Bremsmoment an den abgebremsten Rädern reduziert wird, insbesondere um ein Blockieren der durch die Feststellbremse abgebremsten Räder zu verhindern.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Radschlupf zum Ermitteln des reduzierten Bremsmoments betrachtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach Erkennung eines Radschlupfes oberhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes das Bremsmoment verringert wird und nach Erkennung eines Radschlupfes unterhalb eines vorgegebenen Schwellenwertes das Bremsmoment erhöht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung eines neuen Sollwertes für das Bremsmoment der maximale Radschlupf der instabilen Phase (A) , in der der Radschlupf um ein bestimmtes Maß unterhalb der Fahrzeuggeschwindigkeit (vref) liegt, betrachtet wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Radschlupf des durch die Feststellbremse abgebremsten Rades betrachtet wird, welches den momentan höchsten Radschlupf aufweist
(Select Low) .
6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung eines neuen Sollwertes für das Bremsmoment der Sollwert des Bremsmoments der vorangegangenen Berechnung mitberücksichtigt wird.
7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Berechnung eines neuen Sollwertes für das Bremsmoment das tatsächliche Bremsmoment (2), welches zum Zeitpunkt des Überschreitens der Schlupfschwelle vorliegt, berücksichtigt wird oder eine über ein Näherungsmodell abgeleitete Größe, die weitest- gehend dem aktuellen Bremsmoment (2) entspricht.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung von Unterbremsungen betrachtet wird, ob der Radschlupf für eine bestimmte Zeit tu eine weitere vorgegebene Schlupfschwelle nicht überschritten hat.
9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Unterbremsung das Bremsmoment insbesondere schrittweise erhöht wird.
10. Elektrisch ansteuerbare Feststellbremse für Kraftfahrzeuge, welche insbesondere ein weiteres elektronisches Betriebsbremssystem mit Blockierschutz umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellbremse eine Einrichtung zur Blockierverhinderung aufweist.
11. Bremse nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung nach einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 arbeitet.
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