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DE102018201384A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse Download PDF

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DE102018201384A1
DE102018201384A1 DE102018201384.5A DE102018201384A DE102018201384A1 DE 102018201384 A1 DE102018201384 A1 DE 102018201384A1 DE 102018201384 A DE102018201384 A DE 102018201384A DE 102018201384 A1 DE102018201384 A1 DE 102018201384A1
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DE
Germany
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parking brake
time
vehicle
account
brake
Prior art date
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DE102018201384.5A
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English (en)
Inventor
Edith Mannherz
Philipp Schmaelzle
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to US16/255,029 priority patent/US11198416B2/en
Priority to CN201910085994.4A priority patent/CN110091845B/zh
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse bei einem Kraftfahrzeug, wobei mittels der Feststellbremse eine definierte Verzögerung des Fahrzeugs eingestellt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Abschalten der Ansteuerung der Feststellbremse bei Erfüllung einer Abschaltbedingung erfolgt, wobei bei der Abschaltbedingung wenigstens eine prädizierte Größe des Feststellbremsvorgangs berücksichtigt wird. Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse bei einem Kraftfahrzeug, wobei mittels der Feststellbremse eine definierte Verzögerung des Fahrzeugs eingestellt wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Abschalten der Ansteuerung der Feststellbremse bei Erfüllung einer Abschaltbedingung erfolgt, wobei bei der Abschaltbedingung wenigstens eine prädizierte Größe des Feststellbremsvorgangs berücksichtigt wird. Weiterhin ist eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens vorgesehen.
  • Stand der Technik
  • Bekannt sind Feststell- bzw. Parkbremsen in Fahrzeugen, die als elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor ausgeführt sind, der einen Bremskolben in Richtung auf eine Bremsscheibe verstellt, um das Fahrzeug im Stillstand festzusetzen. Eine derartige Feststellbremse ist beispielsweise aus der DE 10 2015 226 838 A1 bekannt.
  • Aktuell bestehende Fahrzeugsysteme, welche eine elektromechanische Zusatzbremseinrichtung, im folgenden APB oder Feststellbremse genannte, in der Rückfallebene eines vollständigen oder teilweisen Ausfalls des primären Bremssystems nutzen, verfügen zumeist über eine reine Steuerung beim Einstellen der Notverzögerung. Das bedeutet, dass die Aktuierung des sekundären Bremssystems nur von der aktuell vermuteten Bremskraft oder des gemessenen Motorstromes abhängt. Die Ansteuerung endet bei Erreichen der Sollvorgabe. Um die Stabilität des Fahrzeuges zu gewährleisten, kann das maximale Kraftniveau bspw. gestuft angesteuert oder andere, zum Beispiel radschlupfgesteuerte Strategien (Vgl. ABS) genutzt werden. So soll dem Fahrer die Möglichkeit gegeben werden, sich an das Fahrzeugverhalten anzupassen und den Klemmkraftaufbau rechtzeitig abzubrechen. Die genannten Kraft-, oder Motorstromstufen sind in der Software in Kennfeldern oder Kennlinien hinterlegt und nicht adaptierbar. Eine Anpassung an geänderten Rahmenbedingungen findet nur bei radschlupfgesteuerten Strategien statt; Beispiel erhöhte Fahrzeugbeladung oder verminderten Bremsbelagsreibwert. Die Qualität der Steuerung hängt direkt von der Qualität der Motorstrom- und Motorspannungsmessung und evtl. nachgeschalteten Kraftbestimmungsalgorithmen ab.
  • Ein Problem der aktuellen Systeme ist deren geringe Präzession in der Ansteuerung sowie deren Schwierigkeiten der Adaption an geänderte Rahmen-, und Umgebungsbedingungen. Die bestehenden Systeme steuern alle auf eine APB-systeminterne Größe. Im Folgenden wird dafür der Motorstrom des Stellmotors herangezogen. Bei Erkennen einer Bremsanforderung durch den Fahrer und erkanntem Ausfall/Teilausfall des primären Bremssystems wird die APB für die Notverzögerung angesteuert. Der Motorstrom wird mit entsprechenden Toleranzen gemessen und die Aktuierung wird bis zum Erreichen der Sollvorgabe, beispielhaft 5A gehalten. Durch die Steuerung wird die erwartete Fahrzeugverzögerung nur bei gleichen Randbedingungen wie bei Funktionsapplikation erreicht oder zwei gegenläufige Faktoren heben sich auf wie bspw. eine höhere Beladung bei einem höheren Bremsbelagsreibwert. Ändert sich der Beladungszustand, der Bremsbelagsreibwert, die APB-Systemreibung aufgrund von Alterung, die Temperatur usw. ist die Fahrzeugverzögerung bei gleichem Motorstrom eine andere. Systeme die eine übergeordnete Stellgröße verwenden beispielhaft eine geschätzte Klemmkraft können einige APB-Systeminterne Einflussfaktoren ausgleichen. Äußere Faktoren, wie der Beladungszustand bleiben unberücksichtigt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Vorteilhaft ermöglicht hingegen das erfindungsgemäße Verfahren durch dynamische Berechnung des Abschaltzeitpunktes, viele der äußeren Einflussfaktoren auf die Fahrzeugverzögerung ausgleichen und so stets die erwartete Fahrzeugverzögerung, sofern auch physikalisch erreichbar, einzustellen.
  • Ermöglicht wird dies gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse bei einem Kraftfahrzeug, wobei mittels der Feststellbremse eine definierte Verzögerung des Fahrzeugs eingestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschalten der Ansteuerung der Feststellbremse bei Erfüllung einer Abschaltbedingung erfolgt, wobei bei der Abschaltbedingung wenigstens eine prädizierte Größe des Feststellbremsvorgangs berücksichtigt wird.
  • Unter einem Abschalten der Ansteuerung wird dabei eine Deaktivierung der Ansteuerung verstanden. D.h. bspw. die Bestromung der Feststellbremse wird beendet. Da eine Feststellbremse jedoch in der Regel selbsthemmend ausgebildet ist, ist hierunter keine Deaktivierung der (Klemmkraft der) Feststellbremse zu verstehen - was erst bei einem Öffnen der Feststellbremse erfolgt. Unter der Berücksichtigung einer prädizierten Größe ist zu verstehen, dass zukünftige Entwicklung des Feststellbremsvorgangs antizipiert wird und ein entsprechender „Zukunftswert“ berücksichtigt wird. Hierfür kann die Abschätzung eines zukünftigen Werts einer Kenngröße erfolgen. Bspw. wird der zukünftige Verlauf einer bereits vorliegenden und ermittelbaren Kenngröße prognostiziert, oder es wird ein definierter zukünftiger Wert dieser Kenngröße ermittelt. Alternativ kann auch ein Wert einer in die Zukunft gerichteten Größe abgeschätzt werden. Eine Abschaltung erfolgt also bspw. nicht aufgrund eines ermittelten aktuellen Wertes einer Kenngröße, sondern aufgrund eines abgeschätzten zukünftigen Wertes. Die Ermittlung eines geeigneten Abschaltzeitpunktes erfolgt also durch Berücksichtigung von Schätzungen bzgl. mindestens einer zukunftsausgerichteten Größe und/oder Kennzahl.
  • Vorteilhaft wird hierdurch eine präzisere und reproduzierbare Einstellung einer Fahrzeugverzögerung mittels einer elektromechanischen Zusatzbremseinrichtung ermöglicht. Dadurch ergeben sich weitere Möglichkeiten für den Einsatz der APB für dynamische Bremsmanöver. Die Rückfallebene des primären Bremssystems kann erweitert und freier gestaltet und so die Verfügbarkeit des Bremssystems erhöht werden. Kern der Erfindung ist die Berechnung des richtigen Abschaltzeitpunktes. Mittels dynamische Berechnung des Abschaltzeitpunktes können viele der äußeren Einflussfaktoren auf die Fahrzeugverzögerung ausgeglichen werden. Die vorgegebene Verzögerung des Fahrzeugs wird dabei mit einmaliger Applikation der Feststellbremse erreicht. Es wird nicht auf eine vorgegebene Stellgröße gesteuert.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine Restzeit des Feststellbremsvorgangs bei der Abschaltbedingung berücksichtigt wird.
  • Hierunter wird verstanden, dass als eine prädizierte Größe die Restzeit des Feststellbremsvorgangs berücksichtigt wird. Als Restzeit wird die Zeitspanne verstanden, welche benötigt wird, um ausgehend vom aktuellen Zeitpunkt einen spezifischen Zustand oder Bedingung des Feststellbremsvorgangs zu erfüllen. Dies kann insbesondere das Erreichen einer definierten Verzögerung des Fahrzeugs sein. In einer alternativen Ausführung kann der Zustand jedoch auch bspw. der Stillstand des Fahrzeugs sein - in diesem Sinne wäre die Restzeit als verbleibende Zeit zu verstehen, die benötigt wird, um das Fahrzeug auf die Geschwindigkeit Null abzubremsen (dies würde insbesondere vorteilhaft in Verbindung mit einer Pulsweitenmodulation bzw. einem zwischenzeitlichen Abschalten der Ansteuerung umgesetzt werden können). Zur Berechnung der erwarteten Restzeit des Feststellbremsvorgangs bis zum Erreichen einer definierten Verzögerung kann neben der aktuellen Ist-Verzögerung auch eine geforderten Soll-Verzögerung sowie bspw. eine Verzögerungsänderung berücksichtigt werden. Vorteilhafterweise kann hierdurch eine Ermittlung eines Abschaltpunktes der Ansteuerung der Feststellbremse, auf Basis der erwarteten Zeit bis zur Erreichung einer bestimmten Verzögerung, bzw. Beschleunigung, erfolgen.
  • In einer möglichen Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Restzeit des Feststellbremsvorgangs unter Berücksichtigung einer Beschleunigung des Fahrzeugs erfolgt.
  • Hierunter wird verstanden, dass zur Berechnung der verbleibenden Restzeit Beschleunigungswerte berücksichtigt werden. Als Beschleunigung ist selbstverständlich neben der positiven auch die negative Beschleunigung (sprich Verzögerung) zu verstehen. Bspw. kann die aktuelle Verzögerung des Fahrzeugs berücksichtigt werden. Diese ist bspw. mittels vorhandener Raddrehzahlsensorik ermittelbar. Durch Einbezug des aktuell vorliegenden Radverzögerungsverlaufs sind Faktoren, welche diesen beeinflussen, (indirekt) berücksichtigt. Hierdurch ergibt sich eine präzisere Berechnung des Abschaltzeitpunktes, was zu einer präzisieren Einstellung der gewünschten Verzögerung führt.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Restzeit des Feststellbremsvorgangs unter Berücksichtigung einer Ist-Verzögerung des Fahrzeugs und einer Soll-Verzögerung des Fahrzeuges erfolgt.
  • Hierunter ist zu verstehen, dass neben der Ist-Verzögerung auch eine ermittelte Soll-Verzögerung berücksichtigt werden kann. Hierdurch kann die zukünftige Entwicklung der Verzögerung abgeschätzt werden.
  • In einer alternativen Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Restzeit des Feststellbremsvorgangs unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs der Verzögerung des Fahrzeugs erfolgt.
  • Wie bereits ausgeführt, kann bereits durch die Berücksichtigung einer Zielgröße für die Verzögerung (Soll-Verzögerung) die zukünftige Entwicklung der aktuellen Verzögerung (Ist-Verzögerung) abgeschätzt werden. Es bestehen jedoch auch weitere Ansätze zur Ermittlung und Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs der Verzögerung: Bspw. durch die Ableitung der Ist-Verzögerung nach der Zeit, d.h. da/dt. Hierdurch können bspw. Informationen generiert werden, die eine Abschätzung der Restzeit weiter präzisieren.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Restzeit des Feststellbremsvorgangs unter Berücksichtigung einer Veränderung der Verzögerung des Fahrzeugs erfolgt.
  • Durch eine dynamische Berechnung der verbleibenden Restzeit, kann eine sehr präzise Ermittlung des idealen Abschaltzeitpunktes erzielt werden, um in höher Präzision und mittels einmaliger Applikation die gewünschte Verzögerung einzustellen. Hierfür kann auch vorteilhaft der zeitliche Verlauf oder auch einer Änderung im zeitlichen Verlauf der Verzögerung ermittelt und berücksichtigt werden.
  • In einer möglichen Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachlaufzeit des Feststellbremsvorgangs bei der Abschaltbedingung berücksichtigt wird.
  • Hierunter wird verstanden, dass als eine prädizierte Größe die Nachlaufzeit des Feststellbremsvorgangs berücksichtigt wird. Als Nachlaufzeit wird die Zeitspanne verstanden, während welcher die Feststellbremse trotz Abschaltung der Ansteuerung weiterläuft und weiter Klemmkraft und Verzögerung aufbaut. Der Nachlauf der Feststellbremse erfolgt bspw. aufgrund von Massenträgheit oder den Abbau elektrischer Energie. Durch eine Ermittlung und Berücksichtigung der Nachlaufzeit bei der Definition des Abschaltzeitpunktes der Ansteuerung der Feststellbremse kann die Einstellung der zu erzielenden Verzögerung des Fahrzeugs weiter optimiert werden, so dass bereits bei einmaliger Applikation die gewünschte Verzögerung eingestellt werden kann.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Nachlaufzeit des Feststellbremsvorgangs wenigstens eine der folgenden Größen berücksichtigt wird:
    • - aktuelle Winkelgeschwindigkeit,
    • - aktueller Klemmweg,
    • - aktuelle Klemmkraft.
  • Hierunter wird verstanden, dass zur Berechnung der Nachlaufzeit eine oder mehrere Größen berücksichtigt werden. So kann bspw. auf Basis von aktuell ermittelten Größen die zukünftige Nachlaufzeit ermittelt werden. D.h. es kann die Zeitspanne berechnet werden, die vom Zeitpunkt der Ermittlung der genannten Größen vergehen wird, bis keine weitere Klemmkraft mehr aufgebaut wird, falls zum Zeitpunkt der Ermittlung der genannten Größen ein Abschalten der Ansteuerung der Feststellbremse erfolgen würde. Die genannten Größen sind auf einfache Weise ermittelbar. Eine Ermittlung kann bspw. direkt mittels Sensoren erfolgen oder mittels einer Abschätzung über weitere Größen. Bspw. wird die Klemmkraft abgeschätzt über den Strom und die Spannung des Feststellbremsaktuators.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist das Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abschaltbedingung ein Vergleich der Nachlaufzeit und die Restzeit des Feststellbremsvorgangs berücksichtigt wird, wobei insbesondere die Abschaltung der Ansteuerung der Feststellbremse dann erfolgt, wenn eine Gleichheit der Nachlaufzeit und der Restzeit vorliegt.
  • Hierunter ist zu verstehen, dass sowohl die ermittelte Nachlaufzeit des Feststellbremsvorgangs als auch die ermittelte Restzeit des Feststellbremsvorgangs in der Abschaltbedingung analysiert werden. Insbesondere vorteilhaft erfolgt eine Abschaltung genau dann, wenn die erwartete Nachlaufzeit der ermittelten Restzeit des Feststellbremsvorgangs entspricht. Hiermit kann die Verzögerungsvorgabe mit einer hohen Güte und mittels einmaliger Applikation der Feststellbremse eingestellt werden. Unter einer einmaligen Applikation ist zu verstehen, dass die Zielgröße direkt mittels einer Ansteuerung eingestellt werden kann - insbesondere im Vergleich zur Einstellung einer Zielgröße mittels eines stufenweisen „Herantastens“.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin eine Vorrichtung zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse vorgesehen, wobei die Vorrichtung eingerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das Verfahren gemäß einem der oben beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen.
  • Hierunter wird verstanden, dass die Vorrichtung dazu ausgebildet, das heißt eingerichtet ist und/oder Mittel aufweist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch ein wie zuvor beschriebenes Verfahren durchzuführen. Als Vorrichtung kann bspw. ein Steuergerät und/oder ein Speicherelement und/oder ein Bedienelement angesehen werden. Also beispielsweise ein ESP-Steuergerät oder APB-Steuergerät, welches eine Steuerung einer Feststellbremse durchführt Insbesondere ist ein Steuergerät vorgesehen, welches dazu eingerichtet und ausgebildet ist, mehrere vorhandene automatisierte Feststellbremsen eines Fahrzeugs unabhängig voneinander anzusteuern. Weiterhin kann unter Vorrichtung auch ein Bildsensor und/oder ein Videosystem verstanden werden. Durch derartige Vorrichtungen können die bereits im Rahmen des Verfahrens beschriebenen Vorteile umgesetzt werden.
  • Unter einer Vorrichtung kann also auch ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hardware- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe effizient und kostengünstig gelöst werden.
  • Darüber hinaus ist eine automatisierte Feststellbremse vorgesehen, die eingerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das Verfahren gemäß einem der oben beschriebenen Verfahrensschritte auszuführen.
  • Vorteilhaft ist weiterhin ein Computerprogramm vorgesehen, das dazu eingerichtet ist, das beschriebene Verfahren auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt auf einer Vorrichtung ausgeführt wird sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm gespeichert ist. Hierunter wird verstanden, dass das Computerprogramm einen Programmcode aufweist zur Durchführung eines oder mehrerer oder aller oben genannten Verfahrensschritte, wenn das Computerprogramm auf einem Computer ausgeführt wird. Von Vorteil ist also auch ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, wenn das Programmprodukt auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird. Insofern schafft der hier vorgestellte Ansatz ein Computer-Programmprodukt mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einer hier vorgestellten Variante, wenn das Programmprodukt auf einer Vorrichtung ausgeführt wird.
  • Ausführungsformen
  • Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeit der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.
  • Von den Figuren zeigt:
    • 1 eine Schnittansicht einer Bremsvorrichtung mit einer automatischen Feststellbremse in „motor on caliper“ Bauweise; und
    • 2 eine Darstellung zur Energieabschätzung am Modell einer linearen Feder, und
    • 3 eine beispielhafte Darstellung eines Berechnungsvorgangs zur Ermittlung des Motoransteuersignals, und
    • 4 eine schematische Darstellung eines Ablaufplans mit den relevanten Prozessschritten.
  • 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Bremsvorrichtung 1 für ein Fahrzeug. Die Bremsvorrichtung 1 weist dabei eine automatisierte Feststellbremse 13 auf (auch automatische Feststellbremse oder automatisierte Parkbremse, kurz APB genannt), die mittels eines elektromechanischen Aktuators 2 (Elektromotor), eine Klemmkraft zum Festsetzen des Fahrzeugs ausüben kann. Der elektromechanische Aktuator 2 der dargestellten Feststellbremse 13 treibt hierfür eine in einer axialen Richtung gelagerte Spindel 3, insbesondere eine Gewindespindel 3, an. An ihrem dem Aktuator 2 abgewandten Ende ist die Spindel 3 mit einer Spindelmutter 4 versehen, die im zugespannten Zustand der automatisierten Feststellbremse 13 an dem Bremskolbens 5 anliegt. Die Feststellbremse 13 übertragt auf diese Weise eine Kraft auf die Bremsbeläge 8, 8', bzw. die Bremsscheibe 7. Die Spindelmutter liegt dabei an einer inneren Stirnseite des Bremskolbens 5 (auch Rückseite des Bremskolbenbodens oder innerer Kolbenboden genannt) an. Die Spindelmutter 4 wird bei einer Drehbewegung des Aktuators 2 und einer resultierenden Drehbewegung der Spindel 3 in der axialen Richtung verschoben. Die Spindelmutter 4 und der Bremskolben 5 sind in einem Bremssattel 6 gelagert, der eine Bremsscheibe 7 zangenartig übergreift.
  • Zu beiden Seiten der Bremsscheibe 7 ist jeweils ein Bremsbelag 8, 8' angeordnet. Im Fall eines Zuspannvorgangs der Bremsvorrichtung 1 mittels der automatisierten Feststellbremse 13 dreht sich der Elektromotor (Aktuator 2), woraufhin die Spindelmutter 4 sowie der Bremskolben 5 in der axialen Richtung auf die Bremsscheibe 7 zubewegt werden, um so eine vorbestimmte Klemmkraft zwischen den Bremsbelägen 8, 8' und der Bremsscheibe 7 zu erzeugen. Aufgrund des Spindelantriebs und der damit verbundenen Selbsthemmung wird eine bei der Feststellbremse 13 mittels einer Ansteuerung des Elektromotors erzeugte Kraft auch bei einer Beendigung der Ansteuerung weiter gehalten.
  • Die automatisierte Feststellbremse 13 ist bspw. wie abgebildet als „motor on caliper“ System ausgebildet und mit der Betriebsbremse 14 kombiniert. Man könnte die Feststellbremse 13 auch als in das System der Betriebsbremse 14 integriert ansehen. Sowohl die automatisierte Feststellbremse 13 als auch die Betriebsbremse 14 greifen dabei auf denselben Bremskolben 5 sowie denselben Bremssattel 6 zu, um eine Bremskraft auf die Bremsscheibe 7 aufzubauen. Die Betriebsbremse 14 besitzt jedoch einen separaten hydraulischen Aktuator 10, bspw. ein Fußbremspedal mit einem Bremskraftverstärker. Die Betriebsbremse 14 ist in 1 als hydraulisches System ausgestaltet, wobei der hydraulische Aktuator 10 durch die ESP-Pumpe oder einen elektromechanischen Bremskraftverstärker (bspw. Bosch iBooster) unterstützt oder durch diese umgesetzt werden kann. Auch weitere Ausführungsformen des Aktuators 10 sind denkbar, bspw. in Form einer sogenannten IPB (Integrated Power Brake), welche im Grundsatz ein Brake-by-Wire-System darstellt, bei welchem ein Plunger benutzt wird, um hydraulischen Druck aufzubauen. Bei einer Betriebsbremsung wird eine vorbestimmte Klemmkraft zwischen den Bremsbelägen 8, 8' und der Bremsscheibe 7 hydraulisch aufgebaut. Zum Aufbau einer Bremskraft mittels der hydraulischen Betriebsbremse 14 wird ein Medium 11, insbesondere eine im Wesentlich inkompressible Bremsflüssigkeit 11, in einen durch den Bremskolben 5 und den Bremssattel 6 begrenzten Fluidraum gepresst. Der Bremskolben 5 ist gegenüber der Umgebung mittels eines Kolbendichtring 12 abgedichtet.
  • Die Ansteuerung der Bremsaktuatoren 2 und 10 erfolgt mittels einer oder mehrere Endstufen, d.h. mittels eines Steuergeräts 9, bei dem es sich bspw. um ein Steuergerät eines Fahrdynamiksystems, wie ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) oder ein sonstiges Steuergerät handeln kann.
  • Bei einer Ansteuerung der automatisierten Feststellbremse 13 müssen zuerst der Leerweg bzw. das Lüftspiel überwunden werden, bevor eine Bremskraft aufgebaut werden kann. Als Leerweg wird bspw. der Abstand bezeichnet, den die Spindelmutter 4 durch die Rotation der Spindel 3 überwinden muss, um in Kontakt mit dem Bremskolben 5 zu gelangen. Als Lüftspiel wird der Abstand zwischen den Bremsbelägen 8, 8' und der Bremsscheibe 7 bei Scheibenbremsanlagen von Kraftfahrzeugen bezeichnet. Insbesondere die Überwindung des Leerwegs dauert in Bezug auf die Gesamtansteuerung, insbesondere bei der automatisierten Feststellbremse 13, in der Regel relativ lang. Am Ende einer derartigen Vorbereitungsphase sind die Bremsbeläge 8, 8' an die Bremsscheibe 7 angelegt und der Kraftaufbau beginnt bei einer weiteren Ansteuerung. 1 zeigt den Zustand des bereits überwundenen Leerwegs und Lüftspiels. Hierbei sind die Bremsbeläge 8, 8' an die Bremsscheibe 7 angelegt und sämtliche Bremsen, d.h. die Feststellbremse 13 als auch die Betriebsbremse 14, können bei einer folgenden Ansteuerung sofort eine Bremskraft an dem entsprechenden Rad aufbauen.
  • 2 zeigt eine Darstellung zur Energieabschätzung am Modell einer linearen Feder. x1 ist der Klemmweg zum Zeitpunkt des Abschaltens. Entsprechend ist Efeder1 die Energie die bis zum Abschalten in die Bremszange zum Kraftaufbau eingebracht wurde. Da das APB-System träge auf Stelleingriffe reagiert, dominiert durch die Massenträgheit, ist es nicht möglich bei Erreichen der Sollverzögerung die APB-Ansteuerung mit sofortiger Wirkung zu deaktivieren. Das System läuft nach, d.h. es wird weiter Klemmkraft und Verzögerung aufgebaut. Dies zeigt der Nachlaufweg xnachlauf . Die Energie die während des Nachlaufs weiter eingebracht wird, ist im Diagramm als Enachlauf dargestellt. Die Ansteuerung muss somit vor Erreichen der Sollverzögerung beendet werden. Diesen Zeitpunkt gilt es zu berechnen. 2 verdeutlicht den Ansatz anhand einer Approximation über die Energien einer linearen Feder.
  • 3 zeigt eine beispielhafte Darstellung eines Berechnungsvorgangs zur Ermittlung des Motoransteuersignals. Hierbei wird ermittelt, wann die APB-Ansteuerung beendet werden muss, damit die vorgegebene Verzögerung durch einmalige Applikation erreicht wird. Die Ansteuerung der Feststellbremse wird dann beendet (Ansteuersignal I zur Deaktivierung), wenn die Abschaltbedingung erfüllt ist. D.h. in dieser Ausführung, wenn die ermittelte Nachlaufzeit tnachlauf gleich der ermittelten Restzeit trest des Feststellbremsvorgangs ist. Ist also die Bedingung (1-1) erfüllt, wird der Motor der Feststellbremse abgeschalten: t nachlauf = t rest
    Figure DE102018201384A1_0001
     tnachlauf ist die Zeit welche die APB, nach Abschalten des Motors aufgrund von Massenträgheit noch weiter Klemmkraft und somit Verzögerung aufbaut. trest beschreibt die Zeit welche nötig wäre, um bei aktueller Radverzögerung und Ruck da/dt die Verzögerungssollvorgabe zu erreichen. Die Nachlaufzeit tnachlauf wird mithilfe des Energieerhaltungssatzes bestimmt. E rot + E trans − E verlust = E brems + E klemm
    Figure DE102018201384A1_0002
  • Dabei beschreibt Erot die Rotationsenergie der Motorgetriebeeinheit, Etrans die translatorische Energie des Kolbens und Bremsbelags, Ebrems die elektrische Energie die in der H-Brücke durch das aktive Bremsen abgebaut wird, Eklemm beschreibt die Energie welche für das Spannen der Bremszange also für den Klemmkraftaufbau nötig ist und Everlust die Reibverlustenergie. Für eine vereinfachte Betrachtung wurde angenommen das Erot >> Etrans und Eklemm >> Ebrems womit die Gleichung zu E rot ≅ E klemm
    Figure DE102018201384A1_0003
    vereinfacht wurde. Die Verlustenergie Everlust wird im Folgenden über den Wirkungsgrad ηMoC der Motorgetriebeeinheit ausgedrückt. Die Berechnung der Nachlaufzeit erfolgt mit folgenden Gleichungen. E rot = 1 2 ⋅ J ⋅ ω 2 E nachlauf = E rot ⋅ η MoC E feder1 = 1 / 2 ⋅ k ⋅ x 1 2 E feder2 = E feder1 + E nachlauf x nachlauf = ( 2 ⋅ E feder2 / k ) 1 / 2 − x 1 t nachlauf = ( x nachlauf ⋅ 2 π ⋅ i G ) / ( ω − ⋅ i S )
    Figure DE102018201384A1_0004
  • Dabei ist Efeder1 die Energie die bis zum Abschalten in die Bremszange zum Kraftaufbau eingebracht wurde. Efeder2 ist die Energie die bei Stillstand des Motors in der Bremszange eingebracht wurde. x1 ist der Klemmweg zum Zeitpunkt des Abschaltens, k die als linear angenommene Bremszangensteifigkeit, iG die Getriebeübersetzung, iS die Gewindespindelsteigung und ω- eine mittlere Abschaltwinkelgeschwindigkeit. Die mittlere Abschaltwinkelgeschwindigkeit ω- kann bspw. aus der Winkelgeschwindigkeit ω zum Abschaltzeitpunkt berechnet werden, indem diese in einer Annäherung auf die Winkelgeschwindigkeit zum Endpunkt (ωend=0) linearisiert wird und der Mittelwert der Winkelgeschwindigkeit über den Nachlaufweg als Mittel angenommen wird (in diesem Fall wäre ω-=ω/2). Weiterhin muss zwischen Klemmen und Lösen unterschieden werden, da beim Lösen die Klemmkraft mit zurückgelegtem Weg abnimmt dauert der Abschaltvorgang länger, ω- ist geringer.
  • Die Restzeit wird mit Gl. (1-5) bestimmt. Dabei wird das Beschleunigungssignal erneut differenziert um den Ruck zu ermitteln. Als „Ruck“ des Fahrzeugs ist bspw. die aktuelle Veränderung der Beschleunigung zu verstehen. t rest ( a soll − a ist ) / ( d a /dt )
    Figure DE102018201384A1_0005
  • 3 zeigt den Ablaufplan zur Berechnung des Abschaltzeitpunktes. Zur Ermittlung der Restzeit trest werden die ermittelten Größen Ist-Beschleunigung aist , Soll-Beschleunigung asoll und die Ableitung das differenzierte Beschleunigungssignal da/dt mittels mathematischer Operationen entsprechend der oben genannten Formeln zusammengefasst. Ebenfalls wird die Nachlaufzeit tnachlauf , aus den ermittelten Größen Fklemm sowie der Winkelgeschwindigkeit ω berechnet. Die Ermittlung erfolgt wiederum unter Heranziehung der oben genannten Formeln und Umformungen unter Berücksichtigung der weiteren genannten Größen, wie dem Wirkungsgrad der Feststellbremse ηMoC oder dem Trägheitsmoment J.
  • In 4 ist eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt S1 die Identifikation eines Fahrer-Bremswunsches. In einem Schritt S2 wird ein dem Fahrer-Bremswunsch entsprechender Verzögerungswert ermittelt. In dem Schritt S3 erfolgt ein Generieren eines Wertes asoll für die Feststellbremse. In Schritt S4 wird die Differenz zwischen der Ist-Verzögerung aist und der Soll-Verzögerung asoll gebildet. In Schritt S5 wird die Ist-Verzögerung aist differenziert um den Ruck da/dt des Fahrzeugs zu ermitteln. Aus diesen Größen wird in Schritt S6 die Restzeit trest des Feststellbremsvorgangs ermittelt. In einem Schritt S7 erfolgt die Ermittlung der aktuellen Winkelgeschwindigkeit ω des Aktuators der Feststellbremse. Ebenfalls erfolgt die Ermittlung des aktuell zurückgelegten Klemmwegs x, bzw. x1 - in Schritt S8, sowie in Schritt S9 die Ermittlung der Klemmkraft Fklemm . Aus diesen Größen wird in dem Schritt S10 die Nachlaufzeit tnachlauf entsprechend den Gleichungen 1-4 berechnet. In Schritt S11 wird die Bedingung zur Beendigung der Ansteuerung definiert, wie in Gleichung 1-1 beschrieben. Im Rahmen von B1 wird überprüft, ob die Bedingung erfüllt ist. Ist dies der Fall (Y) wird die Ansteuerung der Feststellbremse in Schritt S12 gestoppt. Ist dies nicht der Fall (N) wird im Rahmen von B2 überprüft, ob eine weitere Bedingung erfüllt ist, in diesem Fall, ob die Räder blockieren. Ist dies der Fall (Y) werden in Schritt S14 Gegenmaßnahmen eingeleitet. Ist dies nicht der Fall (N) wird wiederum überprüft ob die erste Bedingung B1 inzwischen erfüllt ist.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102015226838 A1 [0002]

Claims (12)

  1. Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse (13) bei einem Kraftfahrzeug, wobei mittels der Feststellbremse (13) eine definierte Verzögerung des Fahrzeugs eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abschalten der Ansteuerung der Feststellbremse (13) bei Erfüllung einer Abschaltbedingung erfolgt, wobei bei der Abschaltbedingung wenigstens eine prädizierte Größe (trest, tnachlauf) des Feststellbremsvorgangs berücksichtigt wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Restzeit (trest) des Feststellbremsvorgangs bei der Abschaltbedingung berücksichtigt wird.
  3. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Restzeit (trest) des Feststellbremsvorgangs unter Berücksichtigung einer Beschleunigung des Fahrzeugs erfolgt.
  4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Restzeit (trest) des Feststellbremsvorgangs unter Berücksichtigung einer Ist-Verzögerung (aist) des Fahrzeugs und einer Soll-Verzögerung (asoll) des Fahrzeuges erfolgt.
  5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Restzeit (trest) des Feststellbremsvorgangs unter Berücksichtigung des zeitlichen Verlaufs der Verzögerung des Fahrzeugs erfolgt
  6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung der Restzeit (trest) des Feststellbremsvorgangs unter Berücksichtigung einer Veränderung der Verzögerung (da/dt) des Fahrzeugs erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Nachlaufzeit (tnachlauf) des Feststellbremsvorgangs bei der Abschaltbedingung berücksichtigt wird.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Nachlaufzeit (tnachlauf) des Feststellbremsvorgangs wenigstens eine der folgenden Größen berücksichtigt wird: - aktuelle Winkelgeschwindigkeit (ω), - aktueller Klemmweg (x1), - aktuelle Klemmkraft (Fklemm).
  9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abschaltbedingung ein Vergleich der Nachlaufzeit (tnachlauf) und die Restzeit (trest) des Feststellbremsvorgangs berücksichtigt wird, wobei insbesondere die Abschaltung der Ansteuerung der Feststellbremse dann erfolgt, wenn eine Gleichheit der Nachlaufzeit (tnachlauf) und der Restzeit (trest) vorliegt.
  10. Vorrichtung (9, 13), die eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
  11. Computerprogramm, das dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9 auszuführen.
  12. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 11 gespeichert ist.
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