DE102011111589A1 - Method for controlling brake system of vehicle, involves determining the target braking torques for each of the to-be-actuated wheel brakes of vehicle and determining the current status of a specific to-be-actuated wheel brake - Google Patents
Method for controlling brake system of vehicle, involves determining the target braking torques for each of the to-be-actuated wheel brakes of vehicle and determining the current status of a specific to-be-actuated wheel brake Download PDFInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Bremssystems eines Fahrzeugs. Ein Bremsvorgang wird in der Regel eingeleitet, indem ein Bremswunsch entweder vom Fahrer durch Betätigung des Bremspedals eingegeben wird oder von einem Regelsystem kommt, z. B. einem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP), das individuell einzelne Fahrzeugräder zur Erhöhung der Stabilität abbremst, oder z. B. von einer Antriebsschlupfregelung oder einem Abstandshalte-Regelsystem.The invention relates to a method for controlling or regulating a brake system of a vehicle. A braking operation is usually initiated by a braking request is either entered by the driver by pressing the brake pedal or comes from a control system, eg. As an electronic stability program (ESP) that individually decelerates individual vehicle wheels to increase the stability, or z. B. from a traction control or a distance control system.
In Anhängigkeit des Bremswunsches werden nachfolgend Bremsdrücke ermittelt, die für die einzelnen Radbremsen individuell verschieden sein können. Bei einem pneumatischen Bremssystem wird somit z. B. für ein Fahrzeugrad ein pneumatischer Bremsdruck von 6 bar ermittelt. In Abhängigkeit dieser Ermittlung werden nachfolgend entsprechende Ventileinrichtungen angesteuert, z. B. Bremsventile mit nachgeschalteten Relaisventilen, um den jeweiligen Bremsdruck an der Radbremse einzustellen. Hierdurch wird z. B. ein pneumatischer Bremszylinder betätigt, dessen Kolben einen Bremsbelag gegen die Bremsscheibe drückt, wodurch ein Bremsmoment erzeugt wird.Depending on the desired braking braking pressures are subsequently determined, which may be different for the individual wheel brakes individually. In a pneumatic brake system is thus z. B. for a vehicle a pneumatic brake pressure of 6 bar determined. Depending on this determination, corresponding valve devices are subsequently controlled, for. B. brake valves with downstream relay valves to adjust the respective brake pressure to the wheel brake. As a result, z. B. a pneumatic brake cylinder is actuated, the piston presses a brake pad against the brake disc, whereby a braking torque is generated.
Das am Fahrzeugrad erzeugte Bremsmoment ist im Allgemeinen vom Reibwert der beiden miteinander in Kontakt gelangenden Bremsflächen bzw. Bremspartner abhängig, z. B. Bremsbelag-Bremsscheibe oder Bremsbelag-Bremstrommel. Das ausgeübte Bremsmoment hängt somit vom Reibwert bzw. Reibungskoeffizient (Reibungszahl) μ ab, der ein Maß für die Reibungskraft im Verhältnis zur Anpresskraft zwischen den Bremsflächen ist. Dieser Reibwert ist von verschiedenen Parametern abhängig, insbesondere der Temperatur.The braking torque generated at the vehicle wheel is generally dependent on the coefficient of friction of the two coming together in contact braking surfaces or brake partner, z. B. brake pad brake disc or brake pad brake drum. The applied braking torque thus depends on the coefficient of friction or friction coefficient (coefficient of friction) μ, which is a measure of the friction force in relation to the contact force between the braking surfaces. This coefficient of friction depends on various parameters, in particular the temperature.
Aus der
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Steuern oder Regeln eines Bremssystems und eine hierfür geeignete Steuereinrichtung zu schaffen, die mit relativ geringem Aufwand eine sichere Bremsung ermöglichen.The invention has for its object to provide a method for controlling or regulating a brake system and a control device suitable for this, which enable a safe braking with relatively little effort.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und eine Steuereinrichtung nach Anspruch 13 beschrieben. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen. Hierbei sind ergänzend das gesamte Bremssystem sowie das Fahrzeug mit diesem Bremssystem vorgesehen.This object is described by a method according to
Unter dem Begriff „Einleitung einer Bremsung” wird hierbei die Druckbeaufschlagung der bis dahin nicht betätigten Bremsen verstanden. Somit wird unter dem Begriff „Ermittlung eines einzustellenden Bremsdrucks vor Einleitung der Bremsung” verstanden, dass die Einstellung des Bremsdrucks vor der Beaufschlagung der Bremsen mit Bremsdruck ermittelt wird.The term "initiation of braking" is understood to mean the pressurization of the hitherto unoperated brakes. Thus, the term "determination of a brake pressure to be set before the initiation of braking" means that the setting of the brake pressure is determined before the application of the brake pressure.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bereits im Vorfeld der Bremsung, d. h. vor Einleitung der Bremsung, Abhängigkeiten des auszuübenden Bremsmomentes von dem eingegebenen Bremsdruck zu berücksichtigen. Anders als bei den eingangs beschriebenen Systemen wird somit nicht in einer Regelung nach Beginn des Bremsvorgangs unter Einbeziehung des jeweils ermittelten Schlupfverhaltens die Bremsung eingeregelt, sondern der Bremsdruck geeignet ermittelt auf Grundlage der vorab ermittelten Abhängigkeit des Bremsmomentes vom Bremsdruck unter Einbeziehung der Abhängigkeiten des Reibwertes von Parametern wie der aktuellen Drehzahl und der aktuellen Bremsentemperatur.The invention is based on the idea already in advance of the braking, d. H. before initiating the braking, to consider dependencies of the brake torque to be exerted on the entered brake pressure. Unlike the systems described in the introduction, the braking is thus not adjusted in a regulation after the start of the braking process involving the respective determined slip behavior, but the brake pressure is determined suitably on the basis of the previously determined dependence of the braking torque on the brake pressure, taking into account the dependencies of the coefficient of friction of parameters such as the current speed and the current brake temperature.
Diese Abhängigkeiten, insbesondere des Bremsmomentes vom Bremsdruck und des Reibwertes von der aktuellen Geschwindigkeit bzw. Raddrehzahl und der Bremsentemperatur, sind vorzugsweise in einem internen oder externen Speicher der Steuereinrichtung gespeichert. Somit ermittelt die Steuereinrichtung des Bremssystems bei Eingang eines Bremswunsches vom Fahrer oder einem Regelungssystem nachfolgend die gesamte von der Bremsanlage des Fahrzeugs zu erbringende Sollverzögerung und/oder direkt das Sollbremsmoment jedes einzelnen Fahrzeugrades. Bei z. B. einem Antriebsschlupfregelsystem (ASR) ist keine Sollverzögerung des Fahrzeuges, sondern lediglich ein individuelles Bremsmoment am angetriebenen, auf dem Untergrund jedoch nicht haftenden bzw. durchdrehenden Rades erwünscht. Bei einem Bremswunsch des Fahrers oder eines Fahrdynamik-Regelsystems wie z. B. eines Abstandsregelsystems können hingegen zunächst die Sollverzögerung des Fahrzeuges und hieraus die individuellen Sollbremsmomente der einzelnen Fahrzeugräder ermittelt werden. Bei dieser Ermittlung des individuellen Sollbremsmomentes kann z. B. auch eine Bremskraftverteilung zwischen den Achsen berücksichtigt werden.These dependencies, in particular the braking torque of the brake pressure and the coefficient of friction of the current speed or wheel speed and the brake temperature, are preferably stored in an internal or external memory of the control device. Thus, upon receipt of a braking request from the driver or a control system, the control device of the brake system subsequently determines the total desired deceleration to be provided by the brake system of the vehicle and / or directly the desired braking torque of each individual vehicle wheel. At z. B. a traction control system (ASR) is not a target deceleration of the vehicle, but only an individual braking torque on the driven, but not adhering to the ground or spinning wheel desired. In a braking request of the driver or a vehicle dynamics control system such. B. a distance control system, however, first the desired deceleration of the vehicle and from this the individual desired braking torques of the individual vehicle wheels can be determined. In this determination of the individual desired braking torque z. B. also a brake force distribution between the axes are taken into account.
Es werden somit keine pauschalen oder gemittelten Achstemperaturwerte herangezogen, da das linke und rechte Rad gegebenenfalls unterschiedlich gebremst werden, insbesondere bei einer ASR-Funktion, gegebenenfalls auch bei einem ESP/Anti-Roll-System mit unsymmetrischer Bremsung zur Erhöhung der Stabilität.Thus, no flat or averaged Achemperaturwerte be used because optionally the left and right wheels are braked differently, especially in an ASR function, possibly also in an ESP / anti-roll system with asymmetrical braking to increase the stability.
Hierbei können auch individuelle bauliche Unterschiede der Radbremsen berücksichtigt werden. So können die Bremsen der verschiedenen Achsen bereits unterschiedlich ausgebildet bzw. dimensioniert sein. So sind bei unterschiedlich zulässigen Achslasten im Allgemeinen auch die von der Bremse maximal zu erbringenden, geforderten Bremsmomente unterschiedlich; entsprechend werden auch unterschiedlich große Bremszylinder und/oder Bremsscheiben verbaut.Here, individual structural differences of the wheel brakes can be considered. Thus, the brakes of the various axes can already be designed differently or dimensioned. Thus, in the case of axle loads of different permissible values, the required braking torques to be provided by the brake are generally different; Accordingly, different sized brake cylinder and / or brake discs are installed.
Die (pneumatischen) Reibungsbremsen weisen somit ein bestimmtes, sie kennzeichnendes Bremsmoment-Aufbauverhalten auf. Hierzu können Umrechnungsabhängigkeiten bzw. Q-Faktoren für die unterschiedlichen Zustände in Abhängigkeit der Drehzahl, der Temperatur und/oder des Bremsdruckes berücksichtigt und entsprechend parametriert werden.The (pneumatic) friction brakes thus have a certain, they characterizing braking torque buildup behavior. For this purpose, conversion dependencies or Q factors for the different states as a function of the rotational speed, the temperature and / or the brake pressure can be taken into account and parameterized accordingly.
Die Bremsentemperatur kann mittels eines im Bremsbereich vorgesehenen Sensors oder auch aus einem an sich bekannten Temperaturmodell hergeleitet werden. Bei einem solchen Temperaturmodell kann als jeweilige Wärmezufuhr die Bremsbetätigung, d. h. die durch Bremsung abgebaute kinetische Energie angesetzt werden. Als Wärmeabfuhr wird insbesondere die Kühlung durch den Luftstrom angesetzt, vorzugsweise in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit, wobei gegebenenfalls die unterschiedliche Auswirkung des Kühlstroms auf die Achsen berücksichtigt werden kann, die z. B. bei einer Vorderachse aufgrund besserer Zugänglichkeit des Luftstroms größer ist als bei einer hinteren Achse.The brake temperature can be derived by means of a sensor provided in the braking region or also from a known temperature model. In such a temperature model, as the respective heat supply, the brake operation, d. H. the kinetic energy dissipated by braking is applied. As heat dissipation in particular the cooling is set by the air flow, preferably in dependence of the vehicle speed, where appropriate, the different effect of the cooling flow can be considered on the axes, the z. B. is greater in a front axle due to better accessibility of the air flow than in a rear axle.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann hierbei insbesondere auch selbstlernend sein, so dass die gespeicherten funktionellen Abhängigkeiten selbsttätig verbessert werden können. Insbesondere kann aus einer nachfolgenden Bremsung ermittelt werden, ob die vor Einleitung der Bremsung getroffenen Annahmen über die funktionellen Abhängigkeiten gegebenenfalls verbessert werden können, und somit nachfolgend die gespeicherten Abhängigkeiten korrigiert werden. Hierbei können z. B. immer Mittelungen über eine Anzahl letzter Bremsvorgänge gebildet werden.In this case, the method according to the invention can in particular also be self-learning, so that the stored functional dependencies can be automatically improved. In particular, it can be determined from a subsequent braking whether the assumptions about the functional dependencies made before initiation of the braking can possibly be improved, and thus subsequently the stored dependencies are corrected. This z. B. always averaging over a number of last braking operations are formed.
Die Erfindung ist insbesondere an pneumatischen Bremssystemen realisierbar, weiterhin auch an hydraulischen oder elektrischen Bremssystemen.The invention can be implemented, in particular, on pneumatic brake systems, and also on hydraulic or electric brake systems.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einer Ausführungsform erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to the accompanying drawings to an embodiment. Show it:
Ein Fahrzeug
Das Fahrzeug
pneumatische Radbremsen
ein vom Fahrer zu betätigendes Bremspedal
und eine Steuereinrichtung
pneumatic wheel brakes
a brake pedal to be operated by the
and a controller
Die Bremsausbildung der einzelnen Radbremsen
Die Darstellung der Bremsventil-Einrichtung
Die Bremssteuereinrichtung
Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren Steuern und/oder Regeln des pneumatischen Bremssystems
Gemäß
Nachfolgend wird in beiden Fällen gemäß Schritt St3 eine Ermittlung einer Sollverzögerung Z_soll des gesamten Fahrzeugs
In diesen Schritt St3 können hierbei ergänzende Daten bzw. Algorithmen eingehen. So kann die Gesamtmasse des Fahrzeugs
Nachfolgend werden in Schritt St4 Werte zur aktuellen Flächenpressung unter den derzeitigen bzw. aktuellen Zuständen und Gegebenheiten einbezogen, um den zum Erreichen des vorab ermittelten Sollbremsmomentes M_b_2-1 bis M_b_4-2 erforderlichen pneumatischen Bremsdruck (Zylinderdruck) P_32 (d. h. P_32_12-1 bis P_32_14-2) in den jeweiligen Bremszylindern
Somit kann erfindungsgemäß eine Ermittlung einer Umrechnungsfunktionalität (Q-Faktor) als Umrechnungsfaktor zur Ermittlung eines an einer jeweiligen Radbremse
In Schritt St4 wird somit jeweils die aktuelle Umrechnungsfunktionalität bzw. der Umrechnungsfaktor ermittelt. Der Schritt St4 kann z. B. auch vor Schritt St3 oder den Schritten St1, St2 aktuell durchgeführt werden. Insbesondere kann er auch in einer separaten Recheneinrichtung parallel zu Schritt St3 durchgeführt werden.In step St4, the current conversion functionality or the conversion factor is thus determined in each case. The step St4 may, for. B. before step St3 or the steps St1, St2 are currently performed. In particular, it can also be carried out in a separate computer parallel to step St3.
Nachfolgend wird in Schritt St5 aus den in Schritt St4 ermittelten, individuellen bzw. separaten Umrechungsfunktionen (Q-Faktoren) der einzelnen Radbremsen und den in Schritt St3 ermittelten Sollbremsmomenten individuell für jede Radbremse
Das Verfahren der
Die Temperatur T bzw. T0 im Bremssystem, die gemäß
- – Ermittlung der Temperatur T mit Hilfe von Temperatursensoren, die in unmittelbarer Nähe eines der Bremselemente, bspw. der Bremsscheibe, angeordnet sind,
- – Ermittlung der Temperatur T über ein den Belastungszustand der Bremse
12-1 repräsentierendes Lastsignal, das die Fahrzeuggeschwindigkeit v mit der Anpresskraft der Bremsscheibe30 verknüpft, woraus die resultierende Temperaturerhöhung der Bremsscheibe30 ermittelt und ein voreingestellter Temperatureingangswert T0 entsprechend erhöht wird, - – Ermittlung der Temperatur T durch Berechnung der Wärmeenergiezufuhr zu der Bremse
12-1 aus der Abnahme der kinetischen Energie des Fahrzeugs beim Bremsvorgang, - – Ermittlung der Temperatur T aus der Verformung von Bauteilen der Bremse
12-1 , - – Ermittlung der Temperatur T aus der momentanen Fahrzeugbeschleunigung dv/dt (bzw. Fahrzeugverzögerung) und der Fahrzeuggeschwindigkeit v,
- – Auswahl eines Bauteils, dessen Temperatur ermittelt wird, derart, dass diese Temperatur den thermischen Belastungsstand der Bremse widerspiegelt, woraus auf die Temperatur T der Bremse
12-1 geschlossen werden kann.
- Determination of the temperature T by means of temperature sensors which are arranged in the immediate vicinity of one of the brake elements, for example the brake disk,
- - Determining the temperature T via a load state of the brake
12-1 representing load signal, the vehicle speed v with the contact pressure of thebrake disc 30 linked, resulting in the resulting increase in temperature of thebrake disc 30 determined and a preset temperature input value T0 is increased accordingly, - - Determining the temperature T by calculating the heat energy supply to the brake
12-1 from the decrease of the kinetic energy of the vehicle during braking, - - Determining the temperature T from the deformation of components of the brake
12-1 . - Determination of the temperature T from the instantaneous vehicle acceleration dv / dt (or vehicle deceleration) and the vehicle speed v,
- - Selection of a component whose temperature is determined, such that this temperature reflects the thermal load level of the brake, resulting in the temperature T of the brake
12-1 can be closed.
Die Erfindung kann grundsätzlich auch an einem hydraulischen Bremssystem oder einem elektromotorischen Bremssystem durchgeführt werden.The invention can in principle also be carried out on a hydraulic brake system or an electromotive brake system.
Die Abhängigkeiten der Diagramme gemäß
Die funktionellen Abhängigkeiten der
Wenn somit z. B. entsprechend
Berechnung:Calculation:
Annahme: Das Verfahren der Anmeldung definiert das Nenn Bremsmomentaufbauverhalten bei 6 bar, mit den Parametern v = 60 km/h und T = 100°C.Assumption: The method of the application defines the nominal braking torque build-up behavior at 6 bar, with the parameters v = 60 km / h and T = 100 ° C.
Dann folgt: 20 kNm/(6,0–0,5) bar = 3,6 kNm/bar Then follows: 20 kNm / (6.0-0.5) bar = 3.6 kNm / bar
Hierbei werden vorzugsweise 0,5 bar in Abzug gebracht, da jeder Bremszylinder einen bestimmten Mindestdruck (Ansprechdruck) benötigt, um erstmalig an dem Rad über die Bremse eine Bremskraft zu erzeugen. Ursache ist die Überwindung von Rückstellfedern etc.. d. h. auch, dass die gedachte verlängerte Kurve der
Das Nenn Bremsmomentaufbauverhalten wird z. B. als M_Gradient_Nenn bezeichnet.The nominal brake torque build-up behavior is z. B. referred to as M_Gradient_Nenn.
Kennzeichnende Größe (Q-Faktor) einer Bremse ist die am Rad erzeugte Bremskraft, die vom Rad auf die Fahrbahn übertragenen wird. Entscheidend hierfür ist der Reifenradius.
Bei einem beispielhaften Reifenradius von 0,5 m berechnet sich ein Q_Faktor_Nenn von 7,2 kN/bar.With an exemplary tire radius of 0.5 m, a Q_factor_number of 7.2 kN / bar is calculated.
Wenn nun in der Praxis eine Bremsung durchgeführt wird, bei der der Bremsdruck 6,0 bar beträgt und an dem Rad (z. B.
Die aktuellen Umrechnungsfaktoren (Q-Faktoren) sind somit abhängig von sämtlichen Größen Bremsdruck P_32 (Flächenpressung des Belages/Bremsscheibe oder Bremstrommel), Geschwindigkeit v (Drehzahl n des Rades) und Bremsentemperatur T.The current conversion factors (Q-factors) are thus dependent on all sizes of brake pressure P_32 (surface pressure of the lining / brake disc or brake drum), speed v (speed n of the wheel) and brake temperature T.
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Fahrzeugvehicle
- 22
- VorderachseFront
- 2-1, 2-22-1, 2-2
-
Räder von
2 Wheels of2 - 44
- Hinterachserear axle
- 4-1, 4-24-1, 4-2
-
Räder von
4 Wheels of4 - 55
- Bremssystembraking system
- 1010
- Steuereinrichtungcontrol device
- 1111
- Bremspedalbrake pedal
- 12-112-1
- Radbremsewheel brake
- 12-212-2
- Radbremsewheel brake
- 13-113-1
- Bremsventil-EinrichtungBrake valve assembly
- 13-213-2
- Bremsventil-EinrichtungBrake valve assembly
- 1414
- BremswertgeberBrake signal transmitter
- 14-114-1
- Radbremsewheel brake
- 14-214-2
- Radbremsewheel brake
- 15-115-1
- Bremsventil-EinrichtungBrake valve assembly
- 15-215-2
- Bremsventil-EinrichtungBrake valve assembly
- 1616
- Steuereinrichtungcontrol device
- 1717
- DruckluftsystemCompressed air system
- 22-122-1
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 22-222-2
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 24-124-1
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 24-224-2
- DrehzahlsensorSpeed sensor
- 3030
- Bremsscheibebrake disc
- 3232
- Bremszylinderbrake cylinder
- 32a32a
- Kolbenpiston
- 3434
- BremsbelägeBrake pads
- 4040
- Datenspeicherdata storage
- 40a40a
- Schnittstelleinterface
- vv
- Fahrzeuggeschwindigkeitvehicle speed
- v0 v 0
- Ausgangsgeschwindigkeitoutput speed
- dv/dtdv / dt
- Fahrzeugbeschleunigungvehicle acceleration
- P_32P_32
- Bremsdruckbrake pressure
- M_bM_B
- Bremsmomentbraking torque
- S1S1
- Bremswunsch-SignalBraking requirement signal
- S2S2
- Bremswunsch-SignalBraking requirement signal
- S12-1S12-1
- BremssteuersignalBrake control signal
- S12-2S12-2
- BremssteuersignalBrake control signal
- S14-1S14-1
- BremssteuersignalBrake control signal
- S14-2S14-2
- BremssteuersignalBrake control signal
- St0–St6St0 St6
- Schritte des VerfahrensSteps of the procedure
- T, T0T, T0
- Bremsentemperaturbrake temperature
- T0T0
- Temperatureingangswert von TTemperature input value of T
- Z-SollZ-target
- Sollverzögerungshould delay
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 102008032544 A1 [0004] DE 102008032544 A1 [0004]
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