DE102008000764A1

DE102008000764A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Beherrschung und Kompensation von Ausfällen einer Bremsaktuatorik eines dezentralen elektrischen Bremssystems

Info

Publication number: DE102008000764A1
Application number: DE200810000764
Authority: DE
Inventors: Stefan Strengert; Peter Blessing; Werner Harter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2008-03-19
Filing date: 2008-03-19
Publication date: 2009-09-24
Also published as: WO2009115145A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs mit einem dezentralen elektrischen Bremssystem, das Bremsaktuatoren aufweist, die den Rädern des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind und die nach einer Verteilung einer Gesamtbremsmomentanforderung MB_ges unabhängig voneinander einen durch die Verteilung vorgesehenen Teil des angeforderten Gesamtbremsmoments erzeugen, wobei im Falle mindestens eines fehlerhaften Bremsaktuators dieser keinen oder nur eingeschränkt seinen Teil des angeforderten Gesamtbremsmoments erzeugt. Es ist vorgesehen, dass das zum angeforderten Gesamtbremsmoment fehlende Bremsmoment MB_Verlust des fehlerhaften Bremsaktuators durch Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung MB_ges auf den oder die verbleibenden funktionsfähigen Bremsaktuator/Bremsaktuatoren zumindest teilweise oder vollständig aufgehoben wird. Ferner betrifft die Erfindung eine entsprechende Vorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs mit einem dezentralen elektrischen Bremssystem, das Bremsaktuatoren aufweist, die den Rädern des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind und die nach einer Verteilung einer Gesamtbremsmomentenanforderung unabhängig voneinander einen durch die Verteilung vorgesehenen Teil des angeforderten Bremsmoments erzeugen, wobei im Falle mindestens eines fehlerhaften Bremsaktuators dieser kein oder nur eingeschränkt seinen Teil des angeforderten Bremsmoments erzeugt.
Stand der Technik
Dezentrale elektrische Bremssysteme – Brake-by-Wire-Systeme – sind Bremssysteme in Kraftfahrzeugen, bei denen keine mechanische Wechselwirkung zwischen einem Bedienelement und mindestens einem Bremsaktuator besteht, sondern sowohl die Energie- als auch die Informationsübertragung rein elektrisch beziehungsweise elektronisch erfolgt. Derartige Systeme wurden bisher sowohl in Prototypenfahrzeugen als auch vereinzelt schon in Serienfahrzeugen als elektromechanische, elektrohydraulische oder selbstverstärkende, mechatronische Bremssysteme realisiert. Ein Merkmal solcher Bremssysteme ist, dass die Bremswirkung an jedem Rad eines Fahrzeugs individuell eingestellt werden kann. Bei hydraulischen oder pneumatischen Bremssystemen dagegen werden typischerweise mindestens zwei Bremsaktuatoren miteinander zusammengeschaltet und damit auch deren jeweilige Bremswirkung. Ein Fehler in einem derartigen Bremssystem wirkt sich somit meist auf zwei Bremsaktuatoren aus. Typischerweise wird die Zusammenschaltung so gewählt, dass sich zwei Bremsaktuatoren diagonal am Fahrzeug gegenüberliegen. Auf diese Weise soll ein aus dem Fehler eines Bremsaktuators resultierendes Ungleichgewicht der wirkenden Bremskräfte bezogen auf die Fahrzeugseiten reduziert werden und ein beim Bremsen entstehendes Giermoment am Fahrzeug eine Obergrenze nicht überschreiten. Nachteilig dabei ist jedoch, dass die erzielbare Verzögerung reduziert und damit der Bremsweg verlängert wird. Die bisherige Strategie bei einem Fehler eines Bremsaktuators in einem Brake-by-Wire-System ist mit der Strategie vergleichbar, die bei hydraulischen oder pneumatischen Bremssystemen angewandt wird. Bei Ausfall eines Bremsaktuators wird der Bremsaktuator auf der diagonal gegenüberliegenden Fahrzeugseite ebenfalls abgeschaltet und/oder in seiner Bremswirkung deutlich eingeschränkt, aber in diesem Fall reduziert sich die erzielbare Verzögerung und es verlängert sich der Bremsweg.
Offenbarung der Erfindung
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass das zum angeforderten Gesamtbremsmoment fehlende Bremsmoment des fehlerhaften Bremsaktuators durch Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung auf den oder die verbleibenden funktionsfähigen Bremsaktuator/Bremsaktuatoren zumindest teilweise oder vollständig aufgehoben wird. Derartige dezentrale elektrische Bremssysteme auf elektromechanischer, elektrohydraulischer und/oder selbstverstärkender mechatronischer Basis – Brake-by-Wire-Systeme – ermöglichen es, das angeforderte Gesamtbremsmoment dynamisch auf die einzelnen Bremsaktuatoren zu verteilen. Somit ergibt sich das Gesamtbremsmoment aus der Summe der von den einzelnen Bremsaktuatoren aufgebrachten Bremsmomenten. Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, einen Ausfall eines oder mehrerer Bremsaktuatoren in einem Brake-by-Wire-System entgegenzuwirken und die Auswirkungen auf das Fahrzeugverhalten teilweise oder vollständig zu kompensieren. Insbesondere die deutliche Verlängerung des Bremswegs, wie sie im Stand der Technik vorliegt, wird reduziert.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Gesamtbremsmomentenanforderung von einem Fahrer und/oder von einem Steuergerät vorgegeben wird. Typischerweise wird die Gesamtbremsmomentenanforderung von einem Fahrer des Fahrzeugs, beispielsweise durch Betätigen eines Bremspedals, vorgegeben. Durch den Einsatz eines Steuergeräts können Fahrassistenzsysteme eingesetzt werden, die die Gesamtbremsmomentenanforderung des Fahrers gemäß vorgegebener Richtlinien abändern oder vollständig unabhängig vom Fahrer vorgeben.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das fehlende Bremsmoment durch einen Soll-Ist-Wertvergleich ermittelt wird. Es wird ein Bremsmomentenverlust bestimmt, indem ermittelte Bremsmomente-Istwerte-einzelner Bremsaktuatoren mit einer nominalen Bremsmomentenverteilung verglichen werden, die als Sollwert dienen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung anhand von mindestens einem Bremsmomentenpotential von mindestens einem funktionsfähigen Bremsaktuator und/oder anhand des fehlenden Bremsmoments erfolgt. Das Bremsmomentenpotential beschreibt das maximale zusätzlich erzeugbare Bremsmoment eines funktionsfähigen Bremsaktuators zum aktuellen Zeitpunkt und somit eine Stellgrößenbeschränkung. Die Kenntnis dieser radindividuellen Bremsmomentenreserven erlaubt die Neuverteilung des geforderten Gesamtbremsmoments unter Berücksichtigung der Stellgrößenbeschränkung und damit eine optimale und realistische Umsetzung der Bremsmomenten-Anforderung durch die verbleibenden, funktionsfähigen Bremsaktuatoren.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Bremsmomentenpotential mittels einer Raddrehzahl, fahrzeugspezifischen Parametern und/oder einer kritischen Schlupfgrenze der Räder ermittelt wird. Die Bestimmung des Bremsmomentenpotentials ausschließlich aus fahrzeugspezifischen Parametern, wie beispielsweise der Fahrzeugmasse und dem maximalen Bremsdruck, kann dadurch optimiert werden, dass als zusätzliche Parameter die Raddrehzahl und/oder die kritische Schlupfgrenze berücksichtigt werden. Dabei stellt die kritische Schlupfgrenze diejenige Grenze dar, bei der ein Rad bezüglich einer Fahrbahnoberfläche von einem Rollen in ein Gleiten übergeht. Die Raddrehzahl kann beispielsweise in der Art berücksichtigt werden, dass eine zu niedrige Raddrehzahl gegenüber der tatsächlichen Fahrzeuggeschwindigkeit ebenfalls als ein teilweises oder vollständiges Gleiten des Rades gegenüber der Fahrbahnoberfläche interpretiert wird. Da ein Gleiten der Räder aus Sicherheitsgründen unerwünscht ist, dient die Berücksichtigung der Raddrehzahl und/oder der kritischen Schlupfgrenze einer erhöhten Sicherheit bei einem Bremsvorgang des Fahrzeugs, die insbesondere dann verstärkt betrachtet werden muss, wenn bereits ein Fehler in einem sicherheitsrelevanten System wie dem Bremssystem vorliegt. Die Kenntnis dieser radindividuellen Bremsmomentenreserven erlaubt die Neuverteilung des geforderten Gesamtbremsmoments und damit die optimale Umsetzung der Gesamtbremsmomentenanforderung, insbesondere unter sicherheitstechnischen Aspekten, mit den verbleibenden, funktionsfähigen Bremsaktuatoren.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei der Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung ein Giermoment um die Hochachse des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise oder vollständig verhindert wird. Bei Ausfall eines Bremsaktuators auf einer Seite des Fahrzeugs entsteht eine Asymmetrie in der Kräfteverteilung bezüglich des Gesamtfahrzeugs. So wirkt auf der Seite des Kraftfahrzeugs auf der die Bremsaktuatoren vollständig funktionsfähig sind eine höhere Kraft als auf der Seite auf der die Bremsaktuatoren teilweise oder gar nicht funktionstüchtig sind. Durch dieses Kräfteungleichgewicht entsteht ein Giermoment für das gesamte Fahrzeug, also ein Drehmoment, welches um eine Hochachse des Kraftfahrzeugs wirkt. Damit wird das Kraftfahrzeug bei einem derartigen Bremsvorgang zu der Seite hingedreht, auf der die Bremsaktuatoren noch funktionsfähig sind. Um den Fahrer nicht mit einem derartigen Giermoment zu überraschen und damit eine spontane Fehlreaktion des Fahrers zu provozieren, ist es vorteilhaft, derartige Giermomente möglichst vollständig zu verhindern, aber auch eine nur teilweise Verhinderung des Giermoments stellt bereits eine deutliche Verbesserung aus sicherheitstechnischer Sicht dar.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei einem Giermoment, das nicht vollständig verhindert wird, die Gesamtbremsmomentenanforderung zunächst reduziert wird, um durch die Neuverteilung das Giermoment nur langsam zuzulassen. Es ist vorteilhaft, wenn im Falle eines nicht vollständig kompensierbaren Giermoments zunächst die Gesamtbremsmomentenanforderung auf ein Maß reduziert wird, soweit dies aus sicherheitstechnischer Sicht zulässig ist, bei dem das Giermoment vollständig kompensiert werden kann. Ausgehend von diesem reduzierten Gesamtbremsmoment wird das geforderte Gesamtbremsmoment allmählich aufgebaut, um auf diese Weise einen stabilen, beherrschbaren Zustand des Kraftfahrzeugs beizubehalten und eine spontane Fehlreaktion des Fahrers zu verhindern.
Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Verfahren in einem Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Lenksystem verwendet wird, insbesondere einem elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Lenksystem, das selbsttätig nach entsprechender Vorgabe einen Lenkwinkel einstellt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Giermoment zumindest teilweise oder vollständig durch einen Lenkeingriff, insbesondere automatischen Lenkeingriff, des automatisierten Lenksystems ausgeglichen wird. Steht ein derartiges Lenksystem zur Verfügung, so ist es vorteilhaft, insbesondere wenn ein Giermoment durch die Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung nicht mehr ausgeglichen werden kann, dieses durch einen Lenkeingriff des Lenksystems auszugleichen. Auch ist es denkbar, bei einer benötigten sehr starken Verzögerung zunächst ein starkes Giermoment durch Asymmetrien in der Bremsmomentenverteilung zuzulassen, um diese durch einen Lenkeingriff zu kompensieren, wodurch der gesamte Bremsweg erheblich verkürzt wird.
Bremsvorrichtung mit einem dezentralen elektrischen Bremssystem, insbesondere zur Durchführung des vorherigen Verfahrens, wobei das Bremssystem eine Steuereinrichtung und Bremsaktuatoren aufweist, die den Rädern des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind und die nach einer durch die Steuereinrichtung verteilten Gesamtbremsmomentanforderung unabhängig voneinander einen durch die Verteilung vorgesehenen Teil des angeforderten Gesamtbremsmoments erzeugen, wobei im Falle mindestens eines fehlerhaften Bremsaktuators dieser keinen oder nur eingeschränkt seinen Teil des angeforderten Gesamtbremsmoments erzeugt. Es ist vorgesehen, dass die Steuereinrichtung eine Gesamtbremsmomentenneuverteilungseinrichtung aufweist, die das zum angeforderten Gesamtbremsmoment fehlende Bremsmoment des fehlerhaften Bremsaktuators durch Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung auf den oder die verbleibenden funktionsfähigen Bremsaktuator/Bremsaktuatoren zumindest teilweise oder vollständig aufhebt.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bremsvorrichtung ein automatisiertes Lenksystem zugeordnet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Zeichnungen veranschaulichen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, und zwar zeigt:
1 einen allgemeinen Verlauf eines Verfahrens zur Beherrschung und Kompensation von Ausfällen einer Bremsaktuatorik,
2 einen detaillierten Verlauf des Verfahrens bei Ausfall eines einzelnen Bremsaktuators,
3 einen detaillierten Verlauf des Verfahrens bei Ausfall zweier Bremsaktuatoren,
4 eine Systemtopologievariante zur Realisierung des Verfahrens,
5 eine weitere alternative Systemtopologievariante,
6 eine weitere alternative Systemtopologievariante,
7 eine weitere alternative Systemtopologievariante und
8 eine weitere alternative Systemtopologievariante.
Ausführungsform(en) der Erfindung
Die 1 zeigt eine allgemeine Vorgehensweise des erfindungsgemäßen Verfahrens 1 zur Beherrschung und Kompensation von Ausfällen einer Bremsaktuatorik eines dezentralen elektrischen Bremssystems. Das Verfahren 1 besteht aus vier Verfahrensschritten 2, die sequenziell ablaufen und wird anhand des Beispiels eines nicht dargestellten dezentralen elektrischen Bremssystems mit vier Bremsaktuatoren für vier Räder eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die einzelnen Räder und die entsprechend zugeordneten Bremsaktuatoren werden anhand ihrer Position mit VL (Vorne Links), VR (Vorne Rechts), HL (Hinten Links) und HR (Hinten Rechts) gekennzeichnet. Im ersten Verfahrensschritt 2 wird eine nominale Verteilung 3 einer Gesamtbremsmomentenanforderung M_{B_ges} durchgeführt. Die Gesamtbremsmomentenanforderung M_{B_ges} wird der nominalen Verteilung 3 über den Pfeil 7 zugeführt, welche sie in Soll-Bremsmomente M_{B_VL_soll}, M_{B_VR_soll}, M_{B_HL_soll} und M_{B_HR_soll} der einzelnen Räder aufteilt. Jene Werte werden über einen Pfeil 8 an eine Fehlererkennung 4 weitergegeben. Diese erhält außerdem gemessene, aktuelle Ist-Bremsmomente M_{B_VL_ist}, M_{B_VR_ist}, M_{B_HL_ist} und M_{B_HR_ist} der jeweiligen Räder über einem Pfeil 9. Die Ist-Bremsmomente M_{B_VL_ist}, M_{B_VR_ist}, M_{B_HL_ist} und M_{B_HR_ist} können alternativ aus anderen gemessenen Größen ermittelt oder modellbasiert bestimmt werden. Ein Ausfall eines oder mehrerer Bremsaktuatoren wird durch einen Vergleich der zugeführten Soll-Bremsmomente M_{B_VL_soll}, M_{B_VR_soll}, M_{B_HL_soll} und M_{B_HR_soll} mit den gemessenen Ist-Bremsmomenten M_{B_VL_ist}, M_{B_VR_ist}, M_{B_HL_ist} und M_{B_HR_ist} detektiert. Anhand der Detektion wird jedem Rad eine Statusangabe S_VL, S_VR, S_HL und S_HR zugeordnet, welche die zugehörigen Bremsaktuatoren entweder als fehlerfrei oder fehlerhaft kennzeichnen. Die Statusangaben S_VL, S_VR, S_HL und S_HR werden über einen Pfeil 10 an einen dritten Verfahrensschritt 2, eine Bestimmung 5 eines Bremsmomentverlustes M_{B_Verlust}, weitergegeben. Sind alle Bremsaktuatoren im dritten Verfahrensschritt 2 fehlerfrei, so kann das Verfahren 1 an dieser Stelle beendet oder für eine zyklische Abarbeitung erneut begonnen werden. Wird jedoch mindestens ein fehlerhafter Bremsaktuator i erkannt, dann wird abermals ein Soll-Ist-Wert-Vergleich durchgeführt, wobei die Differenz zwischen dem entsprechenden Soll-Bremsmoment M_{B_i_soll} und dem Ist-Bremsmoment M_{B_i_ist} am fehlerhaften Bremsaktuator i berechnet wird, welche das fehlende Bremsmoment M_{B_Verlust} ist.
Das fehlende Bremsmoment M_{B_Verlust} wird über einen Pfeil 10 an einen vierten Verfahrensschritt 2 weitergegeben, welcher eine Neuverteilung 6 der Gesamtbremsmomentenanforderung M_{B_ges} ist. Der Neuverteilung 6 werden zusätzlich über einen Pfeil 12 Raddrehzahlen n_VL, n_VR, n_HL und n_HR sowie über einen Pfeil 13 radindividuelle Bremsmomentenreserven M_{B_VL_res}, M_{B_VR_res}, M_{B_HL_res} und M_{B_HR_res} zugeführt. Ergebnis der Neuverteilung 6 sind angepasste radindividuelle Soll-Bremsmomente M*_{B_VL_soll}, M*_{B_VR_soll}, M*_{B_HR_soll} und M*_{B_HL_soll}, die über einen Pfeil 14 an das dezentrale elektrische Bremssystem weitergegeben werden.
2 zeigt einen detaillierten Ablauf der Neuverteilung 6 der Gesamtbremsmomentenanforderung M_{B_ges} für den Fall, dass ein einzelner Bremsaktuator i fehlerhaft arbeitet. Im Folgenden werden relative Bezeichnungen i, k, l und m für Räder und deren Bremsaktuatoren verwendet, wodurch das beschriebene Verfahren in gleicher Weise auf alle Räder VL, VR, HL und HR angewendet werden kann. Dabei liegt das Radpaar i und k und das Radpaar l und m jeweils auf einer Fahrzeugseite, wobei sich jeweils die Räder i und l und die Räder k und m gegenüberliegen. Die Neuverteilung 6 ist in 3 von einer gestrichelten Linie umgeben. Das Ablaufbild besteht grundlegend aus drei verschiedenen Elementen, Verfahrensschritten 2, welche rechteckig dargestellt sind, Entscheidungspunkten (zum Beispiel 15), welche rautenförmig dargestellt sind und Pfeilen (zum Beispiel 16), die den Ablauf zwischen den Verfahrensschritten 2 und den Entscheidungspunkten kennzeichnen. Aus Gründen der Einfachheit sind nicht alle Verfahrensschritte 2 mit Bezugszeichen versehen. Wie in 1 im Prinzip gezeigt, werden der Neuverteilung 6 über den Pfeil 16 das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} am Rad i mit fehlerhaftem Bremsaktuator i zugeführt. Ferner werden über den Pfeil 13 die radindividuellen Bremsmomentenreserven M_{B_i_res}, M_{B_m_res}, M_{B_l_res} M_{B_k_res} an die Neuverteilung 6 übergeben. Diese dienen bei einer Veränderung radindividueller Soll-Bremsmomente als Obergrenze (Stellgrößenbeschränkung). In den dem Pfeil 16 folgenden Verfahrensschritt 2 wird eine Bremsmomentenerhöhung 17 an Rad k vorgenommen. Die Erhöhung erfolgt mit einem großen Anstiegsgradienten, um das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} schnell auszugleichen. Daraus resultiert ein erhöhtes Soll-Bremsmoment M_{B_k_soll} am Rad k. Im Entscheidungspunkt 15 wird geprüft, ob eine kritische Schlupfgrenze am Rad k erreicht ist. Die Berechnung der kritischen Schlupfgrenze erfolgt anhand der gemessenen Raddrehzahlen n_i, n_k, n_l und n_m, welche über den Pfeil 12 zugeführt werden. Ist die kritische Schlupfgrenze nicht erreicht, wird über einen Pfeil 19 zu einem Entscheidungspunkt 20 übergegangen, welcher prüft, ob das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} am Rad i bereits kompensiert wurde. Ist dies der Fall, dann wird über einen Pfeil 21 zu einem abschließenden Verfahrensschritt 22 gewechselt, in welchem neue Soll-Bremsmomente M*_{B_k_soll}, M*_{B_l_soll} und M*_{B_m_soll} bestimmt werden, wobei das neue Soll-Bremsmoment M*_{B_i_soll} an dem fehlerbehafteten Bremsaktuator i gleich Null ist. Ist jedoch das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} im Entscheidungspunkt 20 nicht vollständig kompensiert, dann wird ein neues angepasstes fehlendes Bremsmoment M_{B_i_Verlust} über den Pfeil 23 zurück an den Verfahrensschritt 17 weitergeleitet. Dieser Vorgang vom Entscheidungspunkt 18 zum Verfahrensschritt 17 erfolgt zyklisch, bis das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} vollständig kompensiert ist, oder im Entscheidungspunkt 18 der kritische Schlupf am Rad k erreicht ist, bevor das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} vollständig kompensiert werden kann. In diesem Fall wird ein verbleibendes fehlendes Bremsmoment M_{B_Verlust_Re} über den Pfeil 24 an den Entscheidungspunkt 25 übergeben. In dem Entscheidungspunkt 25 wird überprüft, ob das verbleibende fehlende Bremsmoment M_{B_Verlust_Re} oberhalb einer vordefinierten Schwelle M_Lim liegt. Ist dies der Fall, wird im weiteren Verlauf über ein Verfahrensblock 26 verfahren, andernfalls wird über einen Verfahrensblock 27 weiterverfahren. Die Verfahrensblöcke 26 und 27 sind jeweils durch strichpunktierte Linierungen zusammengefasst. In diesen Verfahrensblöcken 26 und 27 werden in Abhängigkeit des restlichen fehlenden Bremsmoments M_{B_Verlust_Re} im Vergleich zu der definierten Schwelle M_Lim eine Erhöhung der beiden Soll-Bremsmomente M_{B_l_soll} und M_{B_m_soll} an den Rädern l und m durchgeführt. Der Verfahrensblock 26 beginnt mit einem Verfahrensschritt 28, in welchem die Soll-Bremsmomente M_{B_l_soll} und M_{B_m_soll} der Räder l und m erhöht werden. Da die Schwelle M_Lim im Entscheidungspunkt 25 überschritten wurde und somit ein sehr hoher Bremsmomentenverlust ausgeglichen werden muss, wird diese Erhöhung mit einem kleinen Anstiegsgradienten durchgeführt, um keine zusätzlichen Sicherheitsrisiken zu erzeugen. Denn in diesem Verfahrensblock 26 gilt, da das restliche fehlende Bremsmoment M_{B_Verlust_Re} größer als die definierte Schwelle M_Lim ist, kann die Kompensation des fehlenden Bremsmoments M_{B_Verlust_Re} nur durch eine stark asymmetrische Bremsmomentenverteilung bezüglich der Fahrzeuglängsachse erreicht werden. Diese asymmetrische Bremsmomentenverteilung führt zu einem unerwünschten Giermoment, das auf das gesamte Fahrzeug wirkt. Um sowohl dem Fahrer als auch Fahrzeugsteuersystemen die Möglichkeit zu geben, diesem Giermoment durch entsprechende Eingriffe entgegenwirken zu können, wird in einem derartigen Fall die Erhöhung der Soll-Bremsmomente M_{B_l_Soll}, M_{B_m_soll} an den Bremsaktuatoren der Räder l und m mit einem Anstiegsgradienten durchgeführt, welcher ein Maximum nicht übersteigt, das ein für den Fahrer nicht mehr beherrschbares Giermoment hervorrufen würde. Nach der Erhöhung der Soll-Bremsmomente wird über einen Pfeil 29 zu einem Entscheidungspunkt 30 gewechselt, welcher prüft, ob der kritische Schlupf am Rad l erreicht ist. Ist dies der Fall, wird über einen Pfeil 31 zu einem Verfahrensschritt 2 gewechselt, in welchem eine Erhöhung 32 des Soll-Bremsmoments M_{B_m_soll} am Rad m durchgeführt wird, wobei der Anstiegsgradient ebenfalls klein gehalten ist. Im Anschluss an diese Erhöhung erfolgt nach einem Pfeil 33 ein Entscheidungspunkt 34, welcher prüft, ob der kritische Schlupf am Rad m erreicht ist. Ist dies der Fall, kann das Verfahren 1 über einen Pfeil 35 und dem damit verbundenen abschließenden Verfahrensschritt 22 abgeschlossen werden. Ist im Entscheidungspunkt 34 der kritische Schlupf am Rad m nicht erreicht, so wird nach einem Pfeil 36 ein weiterer Entscheidungspunkt 37 verwendet, welcher prüft, ob das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} am Rad i kompensiert ist. Ist dies der Fall, dann wird der abschließende Verfahrensschritt 22 durch einen Pfeil 38 eingeleitet. Ist das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} am Rad i jedoch nicht kompensiert, so wird das Verfahren 1 mittels des Pfeils 39 einem Verfahrensschritt 32 zurückgeführt, wo es zyklisch weitergeführt wird, bis der abschließende Verfahrensschritt 22 eingeleitet wird. Ist andererseits im Entscheidungspunkt 30 festgestellt worden, dass der kritische Schlupf am Rad i nicht erreicht ist, dann wird über einen Pfeil 40 in einen Entscheidungspunkt 41 übergegangen, welcher prüft, ob der kritische Schlupf am Rad m erreicht ist. Ist dies der Fall, wird über einen Pfeil 42 zu einem Verfahrensschritt 43 übergegangen, welcher das Soll-Bremsmoment M_{B_l_soll} am Rad l erhöht, wobei dies mit einem kleinen Anstiegsgradienten geschieht. Im Anschluss an den Verfahrensschritt 43 führt das Verfahren 1 über einen Pfeil 44 auf einen Entscheidungspunkt 45, welcher überprüft, ob der kritische Schlupf am Rad l erreicht wird. Ist dies der Fall, so wird über einen Pfeil 46 der abschließende Verfahrensschritt 22 eingeleitet. Ist dies jedoch nicht der Fall, dann wird über einen Pfeil 47 ein weiterer Entscheidungspunkt 48 verwendet, welcher prüft, ob das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} am Rad i bereits kompensiert wurde. Ist dies der Fall, wird über einen Pfeil 49 der abschließende Verfahrensschritt 22 eingeleitet. Ist jedoch das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} am Rad i nicht kompensiert, so wird das Verfahren 1 über einen Pfeil 50 zum Verfahrensschritt 43 zurückgeführt. Ist im Entscheidungspunkt 41 der kritische Schlupf am Rad m noch nicht erreicht, so wird das Verfahren 1 über einen Pfeil 51 zu einem Entscheidungspunkt 52 weitergeführt, in welchem geprüft wird, ob das fehlende Bremsmoment M_{B_i_Verlust} am Rad i kompensiert worden ist. Ist dies der Fall, wird über einen Pfeil 53 der abschließende Verfahrensschritt 22 eingeleitet. Anderweitig wird über einen Pfeil 54 das Verfahren zu Verfahrensschritt 28 zurückgeführt. Damit ist der Verfahrensblock 26 abgeschlossen. Der Verfahrensblock 27 wird dann eingesetzt, wenn im Entscheidungspunkt 25 festgestellt wird, dass das restliche fehlende Bremsmoment M_{B_Verlust_Re} kleiner als die definierte Schwelle M_Lim ist. Der Verfahrensblock 27 gleicht dem Verfahrensblock 26 mit dem Unterschied, dass in den Erhöhungen 55, 56 und 57 der entsprechenden Soll-Bremsmomente nicht wie in den entsprechenden Verfahrensschritten 2 des Verfahrensblocks 26 mit einem kleinen Anstiegsgradienten durchgeführt werden, sondern sie werden mit einem großen Anstiegsgradienten durchgeführt, um das Verfahren 1 zu beschleunigen, da kaum oder kein Sicherheitsrisiko besteht.
Die 3 zeigt das Verfahren 1, für den Fall, dass zwei Bremsaktuatoren fehlerhaft sind. In dem dargestellten Beispiel werden die Bremsaktuatoren i und k als fehlerhaft angenommen. Dabei ist die Neuverteilung 6 der Gesamtbremsmomentenanforderung M_{B_ges} im Detail dargestellt. Der Fehlererkennung 4 werden über den Pfeil 8 die aktuellen Soll-Bremsmomente M_{B_i_soll}, M_{B_k_soll}, M_{B_l_soll} und M_{B_m_soll} zugeführt. Aus diesen Werten und den aktuell an den Bremsaktuatoren anliegenden Ist-Bremsmomenten M_{B_i_ist}, M_{B_k_ist}, M_{B_l_ist} und M_{B_m_ist}, welche über den Pfeil 9 zugeführt werden, werden die Fehlfunktionen der Bremsaktuatoren detektiert, wie dies in 1 und 2 beschrieben wurde. Über den Pfeil 10 werden die Statusangaben S_VL, S_VR, S_HL und S_HR der Bremsaktuatoren an die Bestimmung 5 des Bremsmomentverlustes M_{B_Verlust} weitergeleitet. Dieser bestimmt ein fehlendes Bremsmoment M_{B_L} an einer linken Fahrzeugseite und ein fehlendes Bremsmoment M_{B_R} an einer rechten Fahrzeugseite in Fahrtrichtung betrachtet. Anschließend werden diese zu einem Gesamtbremsmoment M_{B_Gesamtvelust} summiert und mittels eines Pfeils 11 an einen Entscheidungspunkt 58 und somit an die Neuverteilung 6 der Gesamtbremsmomentenanforderung M_{B_ges} weitergegeben. Der Entscheidungspunkt 58 prüft, ob die beiden fehlerhaften Bremsaktuatoren i und k auf einer Fahrzeugseite, bezogen auf die Längsachse des Fahrzeugs, angeordnet sind. Ist dies der Fall, so kann die Kompensation des fehlenden Bremsmoments M_{B_Verlust} nur durch eine stark asymmetrische Bremsmomentenverteilung in Bezug auf die Fahrzeuglängsachse erreicht werden. Diese asymmetrische Bremsmomentenverteilung führt zu dem unerwünschten Giermoment, das um die Hochachse des gesamten Fahrzeugs wirkt. Ausgehend von dem Entscheidungspunkt 58 wird das fehlende Bremsmoment M_{B_Verlust} über einen Pfeil 59 an einen ersten Verfahrensblock 60 weitergegeben. Dieser Verfahrensblock 60 gleicht dem Verfahrensblock 26 der 2, wobei sich die Entscheidungspunkte 61, 62 und 63 derart von den entsprechenden Entscheidungspunkten des Verfahrensblocks 26 unterscheiden, dass in diesen Entscheidungspunkten 61, 62 und 63 das fehlende Gesamtbremsmoment M_{B_Gesamtvelust} überprüft wird. Sind die fehlerhaften Bremsaktuatoren i und k auf beiden Fahrzeugseiten verteilt, dann wird ausgehend vom Entscheidungspunkt 58 über einen Pfeil 64 ein zweiter Verfahrensblock 65 weiterverfolgt. Dieser Verfahrensblock 65 gleicht dem zweiten Verfahrensblock 27 der 2. Er enthält, wie auch der Verfahrensblock 60, Entscheidungspunkte 58, 59 und 60. Nach erfolgreicher Durchführung eines der Verfahrensblöcke 60 oder 65 wird ein abschließender Verfahrensschritt 66 durchgeführt, welcher den verbleibenden, betriebsfähigen Bremsaktuatoren l und m entsprechende neue Soll-Bremsmomente M*_{B_l_soll} und M*_{B_m_soll} zuordnet, wobei die Soll-Bremsmomente an die fehlerhaften Bremsaktuatoren M*_{B_i_soll} und M*_{B_k_soll} auf Null gesetzt werden.
Die 4 zeigt eine Systemtopologievariante 67 zur Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens 1. Das Verfahren 1 ist dabei einer einem Bremssystem 68 übergeordneten Fahrdynamikregelung 69 zugeordnet. Die Fahrdynamikregelung 69 erhält dabei Raddrehzahlen n_VL, n_VR, n_HL und n_HR einer nicht dargestellten Raddrehzahlerfassung und kann zusätzlich Informationen einer weiteren Sensorik, wie beispielsweise einer Lenkwinkelerfassung, über einen Pfeil 70 beziehen. Im Weiteren gibt das Bremssystem 68 eine vom Fahrer erzeugt Gesamtbremsmomentenanforderung M_{B_ges} und die Statusangaben S_VL, S_VR, S_HL und S_HR über den Datenbus 71 an die Fahrdynamikregelung 69 weiter. Das Verfahren 1 nimmt eine Neuverteilung 6 der Gesamtbremsmomentenanforderung M_{B_ges} vor und sendet die Ergebnisse M_{B_i_soll}, M_{B_k_soll}, M_{B_l_soll} und M_{B_m_soll} über den Datenbus 71 zurück an das Bremssystem 68. Diese Systemtopologie 67 erlaubt ebenfalls den Eingriff in andere Fahrzeugssysteme, wie einem Lenksystem 73 über den Datenbus 71 oder einen weiteren, gesonderten Datenbus. Dadurch verbessert sich die Kompensation des fehlenden Bremsmoments M_{B_Verlust} im Falle einer unvermeidbaren asymmetrischen Verteilung auf verschiedene Fahrzeugseiten. Bei einem Ausfall der Fahrdynamikregelung 69 ist innerhalb des Bremssystems 68 zusätzlich eine rudimentäre Bremsmomentenneuverteilung 74 nach dem Stand der Technik vorgesehen.
Die 5 zeigt eine Systemtopologievariante 75, die der Systemtopologievariante 67 der 4 gleicht, mit dem Unterschied, dass das Bremssystem 68 für die Fassung der Raddrehzahlen n_VL, n_VR, m_HL und n_HR und deren Übermittlung an die Fahrdynamikregelung 69 mittels des Datenbusses 71 eingesetzt wird.
Die 6 zeigt eine Systemtopologievariante 76, in der das erfindungsgemäße Verfahren 1 von dem Bremssystem 68 angewendet wird. Hierfür müssen die Raddrehzahlen n_VL, n_VR, n_HL und n_HR von der Fahrdynamikregelung 69 mittels des Datenbusses 71 an das Bremssystem 68 übermittelt werden. Ein Ausfall der Fahrdynamikregelung 69 ist bei dieser Systemtopologievariante 76 im Bremssystem 68 durch zusätzliche Maßnahmen abzusichern.
Die 7 zeigt eine Systemtopologievariante 77, die der Systemtopologievariante 76 der 6 gleicht, mit dem Unterschied, dass in der Systemtopologievariante 77 das Bremssystem 68 für die Erfassung der Raddrehzahlen n_VL, n_VR, n_HL und n_HR und deren Übermittlung an die Fahrdynamikregelung mittels des Datenbusses 71 zuständig ist. Ein Ausfall der Fahrdynamikregelung 69 ist bei einer derartigen Konfiguartion nicht gesondert zu berücksichtigen, wohingegen ein Ausfall der Raddrehzahlerfassung in einer weiteren Degratationsstrategie betrachtet werden muss.
Die 8 zeigt eine Systemtopologievariante 78, die einen integrierten Lösungsansatz darstellt. Sowohl die Fahrdynamikregelung 69 als auch deren Zusatzsensorik 70 sind Bestandteil des Bremssystems 68. Damit hat das Bremssystem 68 alle Informationen, um während eines Bremsaktuatorausfalls auch weitere Fahrzeugsysteme, wie zum Beispiel ein elektrisches Lenksystem 73 zur Kompensation beziehungsweise Eindämmung der Auswirkung eines Bremsaktuatorausfalls mit einzubeziehen.

Claims

Verfahren zum Bremsen eines Kraftfahrzeugs mit einem dezentralen elektrischen Bremssystem, das Bremsaktuatoren aufweist, die den Rädern des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind und die nach einer Verteilung einer Gesamtbremsmomentanforderung unabhängig voneinander einen durch die Verteilung vorgesehenen Teil des angeforderten Gesamtbremsmoments erzeugen, wobei im Falle mindestens eines fehlerhaften Bremsaktuators dieser keinen oder nur eingeschränkt seinen Teil des angeforderten Gesamtbremsmoments erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass das zum angeforderten Gesamtbremsmoment fehlende Bremsmoment (M_{B_Verlust}) des fehlerhaften Bremsaktuators durch Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung (M_{B_ges}) auf den oder die verbleibenden funktionsfähigen Bremsaktuator/Bremsaktuatoren zumindest teilsweise oder vollständig aufgehoben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtbremsmomentenanforderung (M_{B_ges}) von einem Fahrer des Fahrzeugs und/oder von einem Steuergerät vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das fehlende Bremsmoment (M_{B_Verlust}) durch einen Soll-ist-Wertvergleich ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung (M_{B_ges}) anhand von mindestens einem Bremsmomentenpotential (M_{B_VL_res}, M_{B_VR_res}, M_{B_HL_res}, M_{B_HR_res}) von mindestens einem funktionsfähigen Bremsaktuator und/oder anhand des fehlenden Bremsmoments (M_{B_Verlust}) erfolgt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremsmomentenpotential (M_{B_VL_res}, M_{B_VR_res} M_{B_HR_res}, M_{B_HL_res}) mittels einer Raddrehzahl (n_VL, n_VR, n_HL, n_HR), fahrzeugspezifischen Parametern und/oder einer kritischen Schlupfgrenze der Räder ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung (M_{B_ges}) ein Giermoment um die Hochachse des Kraftfahrzeugs zumindest teilweise oder vollständig verhindert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Giermoment, das nicht vollständig verhindert wird, die Gesamtbremsmomentenanforderung (M_{B_ges}) zunächst reduziert wird, um durch die Neuverteilung das Giermoment nur langsam zuzulassen.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es in einem Kraftfahrzeug mit einem automatisierten Lenksystem verwendet wird, insbesondere einem elektrischen, hydraulischen und/oder pneumatischen Lenksystem, das selbsttätig nach entsprechender Vorgabe einen Lenkwinkel einstellt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Giermoment zumindest teilweise oder vollständig durch einen Lenkeingriff, insbesondere automatischen Lenkeingriff, des automatisierten Lenksystems ausgeglichen wird.
Bremsvorrichtung mit einem dezentralen elektrischen Bremssystem, insbesondere zur Durchführung des vorherigen Verfahrens, wobei das Bremssystem eine Steuereinrichtung und Bremsaktuatoren aufweist, die den Rädern des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind und die nach einer durch die Steuereinrichtung verteilten Gesamtbremsmomentanforderung unabhängig voneinander einen durch die Verteilung vorgesehenen Teil des angeforderten Gesamtbremsmoments erzeugen, wobei im Falle mindestens eines fehlerhaften Bremsaktuators dieser keinen oder nur eingeschränkt seinen Teil des angeforderten Gesamtbremsmoments erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung eine Gesamtbremsmomentenneuverteilungseinrichtung aufweist, die das zum angeforderten Gesamtbremsmoment fehlende Bremsmoment (M_{B_Verlust}) des fehlerhaften Bremsaktuators durch Neuverteilung der Gesamtbremsmomentenanforderung (M_{B_ges}) auf den oder die verbleibenden funktionsfähigen Bremsaktuator/Bremsaktuatoren zumindest teilweise oder vollständig aufhebt.
Bremsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsvorrichtung ein automatisiertes Lenksystem zugeordnet ist.