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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems eines zweispurigen Fahrzeugs.
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Bei Bremssystemen mit klassischen hydraulischen Bremsen liegen aufgrund des Hydraulikdesigns üblicherweise beim Bremsen symmetrische Druckverhältnisse zwischen den Druckzylindern der Radbremsen der linken Fahrzeugseite und der rechten Fahrzeugseite vor. Sofern die Reibwerte zwischen den Reibpartnern der Radbremsen im Sollbereich liegen, also vergleichbar hoch sind, ist zu erwarten, dass das Fahrzeug auf beiden Fahrzeugseiten mit der gleichen Bremskraft verzögert, da auf die Räder beider Fahrzeugseiten die gleichen Bremsmomente wirken. Das Fahrzeug erfährt folglich bei einem Bremsvorgang keine von den Radbremsen verursachten Drehmomente aufgrund von seitenweise unterschiedlichen Bremskräften und bleibt folglich in der Spur.
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In trockenen Bremssystemen werden die hydraulisch betätigten Druckzylinder in der Radbremsen durch elektrische Aktoren ersetzt. Zusammen mit der Elektronik zur Ansteuerung der Aktoren (Wheel Control Unit, WCU) entstehen so eigenständige elektrische Radbremsen. Der Fahrerbremswunsch wird in einem trockenen Bremssystem über ein Bremspedal und dem Bremspedal zugeordnete Pedalsensoren erfasst und es werden entsprechende elektrische Signale an eine zentrale Bremsensteuereinheit (ECU) geleitet. Über entsprechende Signalverbindungen zu den WCUs der Radbremsen, wie beispielsweise Datenbusleitungen, sendet die ECU radindividuelle Bremskraftanforderungen an die WCUs der Radbremsen.
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Damit auch bei Verwendung von elektronischen Aktoren im trockenen Bremssystem die Bremskräfte infolge einer Bremsanforderung symmetrisch zwischen den Fahrzeugseiten aufgeteilt sind, wird innerhalb der WCU üblicherweise die Position (x) und die Anpresskraft (F) der Bremsbeläge auf die Reibpartner über entsprechende Sensoren gemessen und über eine Regelung unter Verwendung von Position und Anpresskraft die auf die Fahrzeugräder wirkenden Bremsmomente und mithin die Bremskraft gezielt eingestellt. Bei einer ausreichend genauen Kraftmessung ist dann zu erwarten, dass das Fahrzeug auch bei Verwendung eines trockenen, elektronischen Bremssystems keine Drehmomente infolge des Bremsvorgangs, auch „Schiefziehen“ genannt, erfahren wird.
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Das beschriebene Vorgehen unter Zuhilfenahme einer direkten Messung der Anpresskraft bringt jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich. So müssen die entsprechenden Kraftsensoren direkt im Kraftfluss der Radbremsen verbaut werden. Dort treten sehr hohe Anpresskräfte auf, sodass die Kraftsensoren entsprechend massiv, robust und dennoch präzise ausgelegt sein müssen. Entsprechende Sensoren sind üblicherweise sehr teuer, was die Gesamtkosten für die Verwendung eines derartigen trockenen Bremssystems beeinflusst. Ferner sitzt ein solcher Kraftsensor üblicherweise in der Mechanik des Bremsenaktuators. Dabei muss der Kraftsensor für die Kraftregelung mit entsprechenden Leitungen, Steckverbindern oder Klemmen mit der Elektronik der Radbremse und insbesondere der WCU verbunden werden. Dies verursacht weitere Zusatzkosten und Konstruktionsaufwand für die entsprechende Leitungs- und Verbindungstechnik. Ferner erhöht der Einbau eines Kraftsensors mit entsprechender Verkabelung die Komplexität der Montage einer solchen Radbremse.
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Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die objektive technische Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung eines trockenen Bremssystems anzugeben, das ohne Kraftsensoren in den Radbremsen eine symmetrische Bremskraftverteilung bei einer Betätigung der Radbremsen gewährleisten kann.
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Diese Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems eines zweispurigen Fahrzeugs mit wenigstens vier Radbremsen und wenigstens einer Steuereinheit, wobei die Radbremsen jeweils einen elektromechanischen Kraftsteller zur Bereitstellung eines auf ein Fahrzeugrad wirkenden Bremsmoments aufweisen. Das Verfahren weist dabei das Empfangen einer Bremsanforderung, das Ermitteln eines durch die Kraftsteller der Radbremsen jeweils zu erzeugenden Bremsmoments zur Umsetzung der Bremsanforderung, das Ansteuern der Kraftsteller der Radbremsen zur Erzeugung des ermittelten Bremsmoments, das Abschätzen des durch die Kraftsteller jeweils tatsächlich eingestellten Bremsmoments anhand wenigstens eines Betriebsparameters des jeweiligen Kraftstellers und wenn das tatsächlich eingestellte Bremsmoment eines Kraftstellers von dem zu erzeugenden Bremsmoment abweicht, das Anpassen der Ansteuerung des Kraftstellers auf, sodass die Anpassung der Abweichung entgegen wirkt, wobei die Verfahrensschritte durch die Steuereinheit ausgeführt werden.
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Durch die Verwendung von Betriebsparametern des elektromechanischen Kraftstellers zur Abschätzung des eingestellten Bremsmoments kann auf Daten in der Steuereinheit zurückgegriffen werden, die aufgrund der Verbindung der Steuereinheit mit dem Kraftsteller zur Ansteuerung des Kraftstellers ohnehin vorhanden sind. Somit kann eine gesonderte Verkabelung der Steuereinheit mit weiteren Komponenten der Radbremse vermieden werden. Auch eine Integration eines Kraftsensors in die Radbremse ist bei der erfindungsgemäßen Lösung nicht notwendig, was die Kosten zur Herstellung der Radbremse sowie den Aufwand bei einer Montage der Radbremse reduziert.
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Unter einem „elektromechanischen Kraftsteller“ ist dabei ein Aktor zu verstehen, der dazu ausgebildet ist, eine elektrische Spannung in eine auf einen Reibpartner der Radbremse wirkende Kraft umzuwandeln. Dabei ist üblicherweise die aufgebrachte Kraft abhängig von der abgenommenen elektrischen Spannung des Kraftstellers. Folglich kann unter Berücksichtigung der portionsweise des Faktors aus den Betriebsparametern des Aktes auf die aufgebrachte Kraft und mithin aus der Kenntnis der Geometrie der Radbremse auf das erzeugte Bremsmoment geschlossen werden. Unter einem „Bremsmoment“ ist dabei ein Drehmoment zu verstehen, dass einer Rotation des entsprechenden Fahrzeugrades entgegenwirkt.
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Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist dabei vorgesehen, dass wenigstens ein Kraftsteller einen elektromotorischen Antrieb aufweist, wobei das durch den Kraftsteller erzeugte Bremsmoment anhand eines an dem elektromotorischen Antrieb anliegenden Motorstroms abgeschätzt wird. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass der elektromotorische Antrieb unter Verwendung eines Getriebes dazu ausgebildet ist, einen Reibbelag mit einem Reibpartner in Kontakt zu bringen und anschließend einer Kraft in Richtung des Reibpartners zu beaufschlagen, um so die Reibung zwischen dem Reibbelag und dem Reibpartner, beispielsweise eine Bremsscheibe, zu erhöhen. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass neben dem Motorstrom auch die Winkelposition einer Antriebswelle oder eines Rotors des elektromotorischen Antriebs überwacht wird und zur Bestimmung des durch den Kraftsteller erzeugten Bremsmoments verwendet wird.
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Insbesondere bei Verwendung eines bürstenlosen Elektromotors als elektromotorischen Antrieb, besteht ein proportionales Verhältnis zwischen von dem Motor aufgebrachten Drehmoment und dem Motorstrom. Das durch den elektromotorischen Antrieb und mithin den Kraftsteller bewirkt Bremsmoment kann dann indirekt über das aufgebrachte Drehmoment und den Phasenstrom des Motors ermittelt werden. Zum Ausgleich von Schwankungen der Motoreigenschaften, also des Verhältnisses zwischen Motorstrom und erzeugtem Drehmoment, kann ferner vorgesehen sein, dass bereits in der Fertigung des Motors entsprechende Parameter aufgezeichnet werden, die dann im späteren Betrieb des Kraftstellers zur Abschätzung des Bremsmoments verwendet werden.
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Dabei ist nach einer bevorzugten Ausführungsform weiter vorgesehen, dass der Kraftsteller ein durch den Antrieb angetriebenes Rotations-Translations-Getriebe mit einer angetriebenen Gewindespindel und einer gegen Rotation um die Gewindespindel gesicherten Spindelmutter aufweist, wobei die Spindelmutter dazu ausgebildet ist, einen Reibbelag mit einer Kraft in Richtung einer Bremsscheibe zu beaufschlagen, wobei die Bremsscheibe mit wenigstens einem Fahrzeugrad drehfest verbunden ist. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Gewindespindel mit der Spindelmutter einen Kugelgewindetrieb ausbildet. Der elektromotorische Antrieb kann dabei sowohl die Gewindespindel direkt antreiben als auch über ein separates Getriebe mit der Gewindespindel verbunden sein.
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Die Genauigkeit der Bestimmung des eingestellten Bremsmoments aus dem Motorstrom des elektromotorischen Antriebs eines elektromechanischen Kraftstellers wird nach einer weiteren Ausführungsform dadurch verbessert, dass zusätzlich zu dem an dem elektromotorischen Antrieb anliegenden Motorstrom eine Temperatur des Antriebs und/oder einer Leistungselektronik des Antriebs ermittelt und zur Abschätzung des durch den Kraftsteller erzeugten Bremsmoments verwendet wird. Hierdurch kann berücksichtigt werden, dass sich aufgrund einer Temperaturänderung der Leistungselektronik oder der elektrischen Komponenten des Antriebs eine Veränderung einer Zuordnung von Motorstrom zu erzeugtem Bremsmoment ergeben kann. Dabei kann beispielsweise vorgesehen sein, dass in der Motorsteuerung unterschiedliche Zuordnungen von Motorstrom und Bremsmoment für unterschiedliche Motortemperaturen hinterlegt sind, die abhängig von einer gemessenen Motortemperatur zur Abschätzung des Bremsmoments eingesetzt werden.
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Zur Bestimmung eines Bremsmoments aus dem Motorstrom ist dabei nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das durch einen Kraftsteller erzeugte Bremsmoment aus dem an dem elektromotorischen Antrieb anliegenden Motorstrom mittels wenigstens einer Kennlinie des elektromotorischen Antriebs und/oder der Radbremse abgeschätzt wird. Die Kennlinie ermöglicht dabei bevorzugt eine direkte Zuordnung eines anliegenden Motorstroms zu dem erzeugten Bremsmoment. Ferner kann die Kennlinie auch eine Zuordnung des Motorstroms zu einem erzeugten Drehmoment des elektromotorischen Antriebs enthalten, aus dem wiederum aus der Kenntnis der mit dem elektromotorischen Antrieb verbundenen Mechanik, insbesondere der nachgeschalteten Getriebe und Reibpartner, ein Bremsmoment ermittelt werden kann.
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Neben einer Betrachtung der Betriebsparameter der Kraftsteller kann noch durch weitere Fahrparameter des Fahrzeugs überwacht werden, ob ein in den Radbremsen erzeugtes Bremsmoment tatsächlich einer empfangenen Bremsanforderung entspricht. So ist nach einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass zur Abschätzung der durch die Kraftsteller jeweils tatsächlich eingestellten Bremsmomente zusätzlich während der Ansteuerung der Kraftsteller ein Gierwinkel und/oder eine Querbeschleunigung des Fahrzeugs überwacht wird, wobei bei einer Änderung des Gierwinkels und/oder der Querbeschleunigung des Fahrzeugs infolge der Ansteuerung der Kraftsteller die Ansteuerung wenigstens eines Kraftstellers so angepasst wird, dass das durch den Kraftsteller erzeugte Bremsmoment so reduziert oder erhöht wird, dass die Änderung des Bremsmoments der Änderung des Gierwinkels und/oder der Querbeschleunigung entgegen wirkt.
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Die Änderung des Bremsmoments durch die entsprechenden Kraftsteller erfolgt dabei bevorzugt durch eine Änderung der Betriebsparameter der Kraftsteller. Diesem Ansatz liegt die Erkenntnis zugrunde, dass ein ungenau eingestelltes Bremsmoment einer Radbremse zu einer asymmetrischen Verzögerung der Fahrzeugräder führen kann, die sich wiederum in einer Änderung des Gierwinkels, also einer Gierrate des Fahrzeugs, insbesondere einer Gierbeschleunigung, oder einer Querbeschleunigung des Fahrzeugs manifestieren kann. Wird eine solche Beschleunigung oder Gierrate erkannt, ist dies ein Hinweis, dass wenigstens ein tatsächlich eingestelltes Bremsmoment einer Radbremse von der entsprechenden Bremsanforderung abweicht. In diesem Fall kann gezielt das Bremsmoment der Radbremsen so verändert werden, dass die Änderung des Bremsmoments der Änderung des Gierwinkels bzw. der Querbeschleunigung entgegen wirkt.
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Dabei kann nach einer weiteren Ausführungsform ferner vorgesehen sein, dass die Position der von der Änderung des Bremsmoments betroffenen Radbremsen von der Richtung der Änderung des Gierwinkels infolge der Ansteuerung der Kraftsteller abhängt. So kann beispielsweise bei einer Gierbewegung im Uhrzeigersinn davon ausgegangen werden, dass die Radbremsen der linken Fahrzeugseite eine zu geringe Bremskraft bereitstellen. Folglich kann hier vorgesehen sein, dass entweder die Bremsmomente der Radbremsen der linken Fahrzeugseite erhöht, oder die Bremsmomente der Radbremsen der rechten Fahrzeugseite reduziert werden.
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Eine fehlerhafte Interpretation einer erkannten Gierbeschleunigung kann dabei nach einer weiteren Ausführungsform dadurch vermieden werden, dass zusätzlich zur Überwachung des Gierwinkels ein Lenkwinkel des Fahrzeugs während der Ansteuerung der Kraftsteller überwacht wird, wobei eine erkannte Änderung des Gierwinkels des Fahrzeugs infolge der Ansteuerung der Kraftsteller anhand des Lenkwinkels plausibilisiert wird. So können Situationen ausgeschlossen werden, in denen eine Änderung des Gierwinkels nicht durch eine fehlerhafte Ansteuerung der Radbremsen verursacht wird, sondern auf einen aktiven Lenkbefehl des Fahrzeugführers zurückzuführen sind. Ferner kann jedoch auch eine fehlerhafte Ansteuerung der Radbremsen erkannt werden, wenn beispielsweise ein erkannter Lenkwinkel einer aktuellen Änderung des Gierwinkels entgegengesetzt ist. Dies deutet nämlich darauf hin, dass der Fahrzeugführer eine unerwünschte Gierbewegung des Fahrzeugs erkannt hat und gegenlenkt. Neben der Berücksichtigung eines Lenkwinkels des Fahrzeugs kann ferner auch der Reifenschlupf genutzt werden, um eine erkannte Änderung des Gierwinkels zu plausibilisieren. So kann eine Gierbewegung trotz korrekt eingestellter Bremsmomente allein aufgrund eines unterschiedlichen Reifenschlupfs der Fahrzeugräder entstehen. Der Reifenschlupf kann dabei in bekannter Art und Weise aus einer Betrachtung der Raddrehzahlen der Fahrzeugräder abgeleitet werden.
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Nach einer weiteren Ausführungsform ist ferner vorgesehen, dass bei Erfassung einer Gierbewegung oder Querbeschleunigung des Fahrzeugs infolge einer Ansteuerung der Kraftsteller Korrekturwerte für die Ansteuerung der jeweiligen Kraftsteller der Radbremsen zur Erzeugung eines ermittelten Bremsmoments ermittelt werden, wobei die Korrekturwerte einer Ansteuerung der Kraftsteller bei einer nachfolgenden Bremsanforderung zugrunde gelegt werden. So kann vermieden werden, dass bei einer neuerlichen Ansteuerung der Radbremsen erneut ein fehlerhaftes bzw. ungenaues Bremsmoment eingestellt wird. Die Korrekturwerte werden hierzu bevorzugt dergestalt bestimmt, dass bei einer neuerlichen Ansteuerung der Kraftsteller kein Giermoment bzw. keiner Querbeschleunigung zu erwarten ist.
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Dabei kann insbesondere auch, wie zuvor beschrieben, vorgesehen sein, dass eine ermittelte Gierbewegung oder Querbeschleunigung durch Überwachung eines Lenkwinkels plausibilisiert wird.
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Zur Bestimmung derartiger Korrekturwerte wird bevorzugt ein langsam selbst lernender Algorithmus eingesetzt, der zu jedem Bremsvorgang Sensorsignale interpretiert, die auf ein Schiefziehen des Fahrzeugs hindeuten, also insbesondere Querbeschleunigungen und Änderungen des Gierwinkels des Fahrzeugs. Dabei können sukzessive Korrekturwerte gelernt werden, die die Ansteuerung der Radbremsen auf den Fahrzeugseiten so angleichen, dass bei einer neuerlichen Aktivierung der Radbremsen kein Schiefziehen des Fahrzeugs mehr auftritt und dementsprechend, über die ermittelten Sensorsignale kein Schiefziehen mehr registriert wird. Dabei sollten die Korrekturwerte jedoch so eingegrenzt werden, dass bei ihrer Berücksichtigung eine fehlerhafte Ansteuerung der Radbremsen, die zu einem Sicherheitsrisiko beispielsweise aufgrund einer insgesamt zu geringen Bremsleistung führen könnte, vermieden wird.
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Dabei kann bereits bei der Fertigung der Radbremsen und bei der Montage in einem Fahrzeug ein Einlernen des Bremssystems implementiert werden. So kann bei der Fertigung des Antriebsmotors des elektromotorischen Antriebs bereits eine Motorkennlinie zur Zuordnung eines Motorstroms zu einem erzeugten Drehmoment aufgenommen werden. Ferner kann nach Fertigstellung des Aktuators weiter eine Kennlinie bestimmt werden, die dem Motorstrom direkt eine Anpresskraft der Reibpartner der Reibbremse zuordnet. Schließlich kann durch Betrieb eines Fahrzeugs mit eingebautem Bremssystem auf einem Rollenprüfstand abschließend das Bremssystem über Korrekturwerte so kalibriert werden, dass im späteren Betrieb ein Schiefziehen infolge einer Bremsanforderung nicht mehr zu erwarten ist.
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Im Folgenden werden bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs mit einem beispielhaften Bremssystem,
- 2 eine schematische Darstellung der funktionalen Verbindungen eines solchen Bremssystems, und
- 3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens.
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Im Folgenden werden einander ähnliche oder identische Merkmale mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100 aus einer Vogelperspektive, wobei das Fahrzeug 100 mit einem Bremssystem 102 ausgestattet ist. Das Bremssystem weist dabei eine zentrale Steuereinheit 104, sowie vier Radbremsen 106, 108, 110 und 112, welche jeweils einem Fahrzeugrad 114, 116, 118 und 120 zugeordnet sind. Die Radbremsen 106, 108, 110 und 112 weisen dabei jeweils einen elektromechanischen Kraftsteller auf, der jeweils dazu ausgebildet ist, ein Bremsmoment auf das der Radbremse 106, 108, 110 oder 112 zugeordnete Fahrzeugrad 114, 116, 118 oder 120 zu bewirken. Unter einem Bremsmoment ist dabei ein Drehmoment zu verstehen, dass einer aktuellen Rotation des entsprechenden Fahrzeugrades entgegenwirkt. Der spezifische Aufbau einer solchen Radbremse mit einem elektromechanischen Kraftsteller wird im Folgenden noch mit Bezug auf 2 näher erläutert.
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Die zentrale Steuereinheit 104 ist dabei über Kommunikationsleitungen 122 mit den Radbremsen 106, 108, 110 und 112 verbunden, über die die Steuereinheit 104 die Radbremsen 106, 108, 110 und 112 ansteuern kann. Eine solche Ansteuerung der Radbremsen 106, 108, 110 und 112 kann beispielsweise erfolgen, wenn die Steuereinheit 104 eine Bremsanforderung empfängt. Eine solche Bremsanforderung kann beispielsweise ausgelöst werden, in dem ein Fahrzeugführer ein Bremspedal betätigt, wobei die Betätigung des Bremspedals anhand eines Pedalwinkels, eine auf das Bremspedal wirkenden Kraft, oder eines Verschiebungsweges des Bremspedals quantifiziert werden kann. Eine entsprechende Betätigungsinformation wird dann an die zentrale Steuereinheit 104 in Form einer Bremsanforderung weitergeleitet, worauf hin die Steuereinheit 104 auf Grundlage der empfangenen Bremsanforderung jeweils Bremsmomente ermittelt, die durch die Kraftsteller der Radbremsen 106, 108, 110 und 112 aufzubringen sind, um die Bremsanforderung zu erfüllen.
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Die entsprechenden Informationen bezüglich der aufzubringenden Bremsmomente werden dann über die Kommunikationsleitung 122 an die Radbremsen 106, 108, 110 und 112 übermittelt und durch entsprechende Ansteuerung der elektromotorischen Kraftsteller der Radbremsen 106, 108, 110 und 112 umgesetzt. Dabei kann ferner vorgesehen sein, dass jede Radbremse 106, 108, 110 und 112 jeweils über eine radindividuelle Steuereinheit (WCU) verfügt, die dazu ausgebildet ist, den elektromotorischen Kraftsteller der zugeordneten Radbremse 106, 108, 110 oder 112 auf Grundlage einer empfangenen Anforderung für ein bereitzustellendes Bremsmoment anzusteuern. Die Ansteuerung eines solchen elektromotorischen Kraftstellers, wird im Folgenden noch beschrieben.
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Dabei wird bei einer Verzögerung des Fahrzeugs 100 üblicherweise angestrebt, eine symmetrische Verteilung der Bremskräfte zwischen der linken Fahrzeugseite und der rechten Fahrzeugseite einzustellen. Gibt es jedoch eine Abweichung von einer solchen symmetrischen Verteilung, beispielsweise aufgrund einer fehlerhaften Ansteuerung der Radbremsen 106, 108, 110 und 112, kann sich dies in einem auf das Fahrzeug 100 wirkenden Giermoment 128 oder einer Querbeschleunigung 124 oder 126 des Fahrzeugs 100 bemerkbar machen. Durch eine Korrektur der Ansteuerung der Radbremsen 106, 108, 110 und 112 können solche Drehmomente und Kräfte jedoch kompensiert werden.
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Die 2 zeigt einen schematischen Aufbau eines Teils eines Bremssystems 102, wie es in dem Fahrzeug 100 der 1 eingesetzt ist. Das Bremssystem 102 umfasst dabei eine Pedalbetätigungseinheit (PAU) 202 zur Erfassung eines Betätigungsgrades eines Bremspedals 204, eine Steuereinheit 104 und eine Radbremse 106 mit einem Kraftsteller 200. Obwohl in der 2 nur eine einzelne Steuereinheit 104 dargestellt ist, kann das erfindungsgemäße Verfahren auch in eine Architektur umgesetzt sein, in der sich die Funktionen der Steuereinheit 104 auf mehrere Steuereinheiten aufteilen. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass nur ein Teil der Funktionen der dargestellten Steuereinheit 104 in einer zentralen Steuereinheit eines Bremssystems umgesetzt wird, während weitere Funktionen, insbesondere die konkrete Ansteuerung des Kraftstellers 200, durch eine Steuereinheit (WCU) umgesetzt werden, die der Radbremse 106 spezifisch zugeordnet ist.
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Wie in der 2 dargestellt ist, weist die Radbremse einen Kraftsteller 200 auf der sich aus einem Elektromotor 208, einem dem Elektromotor 208 nachgeschalteten Getriebe 210 und einem Druckkolben 212 zusammensetzt, der innerhalb eines Bremssattels 214 entlang einer Zuspannrichtung verschiebbar gelagert ist. Dabei ist das Getriebe 210 dergestalt ausgelegt, dass eine Rotation eine Antriebswelle des Elektromotors 208 in eine Translation des Druckkolbens 212 entlang der Zuspannrichtung umgesetzt wird. Auf dem Druckkolben ist dabei ein Reibbelag 216 angeordnet, der bei ausreichender Verschiebung des Druckkolbens 212 entlang der Zuspannrichtung mit einer Bremsscheibe 218 in Kontakt tritt. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 218 ist ein weiterer Reibbelag 220 angeordnet, der bei entsprechender Verschiebung des Druckkolbens 212 ebenfalls in Kontakt mit der Bremsscheibe 218 gebracht wird, sodass die Bremsscheibe Zeile 18 von beiden Seiten durch die Reibbeläge 216 und 220 mit einer Reibungskraft mithin mit einem Bremsmoment beaufschlagt werden. Es handelt sich demnach bei der Radbremse 106 um eine Schwimmsattelbremse. Die Bremsscheibe 218 ist wiederum drehfest mit dem Fahrzeugrad 222 verbunden, sodass ein auf die Bremsscheibe 218 wirkendes Bremsmoment zu einer durch das Fahrzeugrad 222 vermittelten und auf das Fahrzeug 100 wirkenden Bremskraft führt. Das durch die Reibbeläge 218 und 220 bewirkte Bremsmoment ist dabei direkt proportional zu einer durch den Druckkolben 212 vermittelten Zuspannkraft, welche wiederum durch das durch den Elektromotor 208 aufgebrachte Drehmoment und die Ausgestaltung des Getriebes 210 vorgegeben ist.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf 2 anhand der schematischen Darstellung der funktionalen Verbindungen des Bremssystems 102 ein Ablauf von der Erfassung einer Bremsanforderung durch die Steuereinheit 104 bis zur Umsetzung der Bremsanforderung durch den Kraftsteller 200 einer Radbremse 106, 108, 110 oder 112 beschrieben.
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Dabei wird zunächst durch die Pedalbetätigungseinheit (PAU) 202 eine Betätigung des Bremspedals 204 durch den Fahrzeugführer erfasst. Hierzu kann beispielsweise eine Betätigungskraft (F) oder ein Betätigungsweg des Bremspedals 204 (X) durch entsprechende Sensoren erfasst werden. Die so ermittelten Betätigungsdaten, welche einen Fahrerbremswunsch darstellen, werden dann als Bremsanforderung an die Steuereinheit 104 weitergeleitet und in einem ersten Funktionsblock 206 wird aus den empfangenen Betätigungsdaten eine durch die Radbremsen 106, 108, 110 und 112 einzustellende Bremskraft ermittelt.
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Anschließend wird in einem nachgeschalteten Funktionsblock 224 aus der einzustellenden Kraft ermittelt, wie der Kraftsteller 200 anzusteuern ist, sodass sich die erforderliche Bremskraft einstellt. Hierzu kann beispielsweise auf eine Kraft-Weg Kennlinie des Kraftstellers 200 zurückgegriffen werden, die einem Verschiebungsweg des Druckkolbens 212 eine Anpresskraft des Reibbelag 216 auf die Bremsscheibe 218 zuordnet. Der so erhaltene Verschiebungsweg, der notwendig ist, um die geforderte Bremskraft bzw. das entsprechende Bremsmoment zu erzeugen, wird dann in entsprechende Steuerparameter für den Elektromotor 208 umgerechnet, insbesondere in einen entsprechenden Motorwinkel und ein durch den Elektromotor 208 aufzubringendes Drehmoment.
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Diese Informationen werden dann an die Motorsteuerung 226 übergeben, wobei die Motorsteuerung wiederum vermittelst eine Leistungsstufe 228 den Elektromotor 208 ansteuert. Dabei wird dem Elektromotor 208 eine Betriebsspannung U(ωt) vorgegeben und gleichzeitig der Motorstrom I(ωt+ϕ) gemessen. Der Motorstrom wird wiederum einem Funktionsblock zur Strommessung 230 zugeführt, der den Phasenstrom des Elektromotors 208 zurück an die Motorsteuerung 226 als Steuerinformation gibt. Ferner ist an dem Elektromotor 208 ein Motorpositionssensor 232 angeordnet, wobei die gemessene Motorposition ebenfalls an die Motorsteuerung 226 als Steuerinformation zurückgegeben wird.
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Wie in der 2 zu erkennen ist, ist an dem Bremssattel 214 kein Kraftsensor vorgesehen. Vielmehr ist erfindungsgemäß vorgesehen, die anliegende Zuspannkraft aus Betriebsparametern des Kraftstellers 200 zu ermitteln. Hierzu ist vorgesehen, dass sowohl die Motorposition Φ, als auch der Phasenstrom des Elektromotors 208 für eine Abschätzung des tatsächlich anliegenden Bremsmoments verwendet werden. Die Motorposition ϕ bzw. der Motorwinkel wird hierzu an einen weiteren Funktionsblock 234 weitergegeben, der dazu ausgebildet ist, aus der Motorposition ϕ den tatsächlichen Verschiebungsweg x des Druckkolbens 212 innerhalb des Bremssattels 214 zu bestimmen. Gleichzeitig wird der anliegende Phasen Strom des Elektromotors 208 in einem weiteren Funktionsblock 236 dazu verwendet, dass durch den Elektromotor 208 aufgebrachte Drehmoment abzuschätzen. Diese Informationen können wiederum unter Verwendung der für den Elektromotor 208 bekannten Kraft-Weg Kennlinie im Funktionsblock 224 für eine Abschätzung des tatsächlich aufgebrachten Bremsmoments verwendet werden.
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Dabei können für eine plausibilisieren der ermittelten Werte für das Bremsmoment weitere Informationen bezüglich der Farbparameter des Fahrzeugs 100 berücksichtigt werden. Hierzu ist nach einer Ausführungsform vorgesehen, dass neben dem Phasenstrom des Elektromotors 208 und der Motorposition Φ ferner ein Gierwinkel 238 des Fahrzeugs 100 oder ein Lenkwinkel 240 berücksichtigt werden. So kann, wie zuvor bereits ausgeführt wurde, eine fehlerhafte Einstellung des Bremsmoments durch eine der Radbremsen 106, 108, 110 oder 112 eine asymmetrische Bremskraftverteilung des Fahrzeugs 100 zu einem auf das Fahrzeug wirkenden Giermoment 100 führen. Neben einer direkten Messung des Giermoments kann ferner anhand eines Lenkwinkels des Fahrzeugs plausibilisieren werden ob das ermittelte Giermoment tatsächlich durch eine fehlerhafte Steuerung der Radbremsen 106, 108, 110 oder 112 verursacht ist, oder durch einen Lenkimpuls, ausgelöst durch den Fahrzeugführer.
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Dabei kann insbesondere auch ermittelt werden ob ein durch den Fahrzeugführer eingestellter Lenkwinkel einem aktuell gemessenen Gierwinkel entgegengesetzt ist. Dies wäre ein Hinweis darauf, dass der Fahrzeugführer bereits erkannt hat, dass das Fahrzeug asymmetrisch bremst und mit einem Gegenlenken zur Kompensation einer einsetzenden Gierbewegung bereits begonnen hat. Schließlich kann neben einem Gierwinkel 238 des Fahrzeugs 100 und einem Lenkwinkel 240 auch eine Information der Raddrehzahlsensoren 242 berücksichtigt werden, die eine Information bezüglich eines vorhandenen Radschlupfs liefern kann. So kann beispielsweise auch ein unterschiedlicher Schlupf der Fahrzeugräder 114, 116, 118 oder 120 trotz eines symmetrisch eingestellten Bremsmoments zu einem auf das Fahrzeug 100 wirkenden Giermoment führen. Die Informationen bezüglich Gierwinkel 238, Lenkwinkel 240, und Raddrehzahlen 242 werden dabei einem Funktionsblock 244 übergeben, der diese Informationen in der Zusammenschau bezüglich einer möglichen Abweichung des tatsächlich eingestellten Bremsmoments der Radbremsen 106, 108, 110 oder 112 bewertet. Diese Informationen können dann wiederum dem Funktionsblock 224 zugeführt werden.
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Im Folgenden wird mit Bezug auf die 3 nochmals anhand eines Flussdiagramms eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Dabei wird in einem ersten Verfahrensschritt 300 zunächst eine Bremsanforderung durch die Steuereinheit 104 empfangen. Die Bremsanforderung kann dabei beispielsweise in Form einer Betätigungsinformationen von einer Pedalbetätigungseinheit 202 empfangen werden, wobei die Betätigungsinformation beispielsweise einen Betätigungswinkel oder einen Betätigungsweg eines Bremspedals 204 beschreibt.
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Anschließend wird in Verfahrensschritt 302 durch die Steuereinheit 104 ein durch die Kraftsteller 200 der Radbremsen 106, 108, 110, und 112 jeweils zu erzeugendes Bremsmoment ermittelt, das zur Umsetzung der empfangenen Bremsanforderung erforderlich ist. Das Bremsmoment kann dabei auch mittelbar über eine zu erzeugende Bremskraft an dem Fahrzeugrad ermittelt werden, das der entsprechenden Radbremse 106, 108, 110, oder 112 zugeordnet ist.
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Anschließend werden die Radbremsen 106, 108, 110, und 112, bzw. die entsprechenden Kraftsteller 200 durch die Steuereinheit 104 zu Erzeugung des ermittelten Bremsmoments angesteuert. Hierzu kann Beispielsweise vorgesehen sein, dass eine entsprechende Steuerinformation von der zentralen Steuereinheit 104 an den Radbremsen 106, 108, 110, und 112 zugeordnete lokale Radsteuereinheiten (WCU) übermittelt wird, wobei die Radsteuereinheiten dann jeweils aufgrund der empfangenen Informationen die ihnen zugeordneten Kraftsteller 200 ansteuern.
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In Verfahrensschritt 306 erfolgt anschließend eine Abschätzung des tatsächlich durch die Kraftsteller 200 jeweils eingestellten Bremsmoments anhand wenigstens eines Betriebsparameters des jeweiligen Kraftstellers 200. Hierzu kann beispielsweise auf den Motorstrom eines elektromotorisch betriebenen Kraftstellers 200 und/oder eine Motorposition eines entsprechenden Elektromotors 208 zurückgegriffen werden.
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Anschließend wird in dem Verfahrensschritt 308 überprüft, ob das tatsächlich eingestellte Bremsmoment der Kraftsteller jeweils dem eigentlich zu erzeugenden Bremsmoment entspricht. Hierzu kann ferner anhand weiterer Fahrparameter, wie beispielsweise einem Gierwinkel 128 des Fahrzeugs 100, einer auf das Fahrzeug 100 wirkenden Querbeschleunigung 124 oder 126, einem Lenkwinkel des Fahrzeugs 100 oder Raddrehzahlen der Fahrzeugräder 114, 116, 118 und 120 überwacht werden, ob die eingestellten Bremsmomente zu einer symmetrischen Verzögerung des Fahrzeugs 100 führen.
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Wird dabei festgestellt, dass infolge einer Beaufschlagung der Fahrzeugräder 114, 116, 118 und 120 mit einem Bremsmoment das Fahrzeug 101 unerwünschtes Fahrverhalten, beispielsweise in Form eines Schiefziehens, zeigt, oder das abgeschätzte Bremsmoment nicht dem einzustellen Bremsmoment entspricht, werden in Verfahrensschritt 310 die Betriebsparameter der Radbremsen 106, 108, 110, oder 112 so angepasst, dass die Anpassung der Betriebsparameter der erkannten Abweichung entgegenwirkt.
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So kann effektiv durch das beschriebene ohne eine direkte Kraftmessung erkannt werden, ob eine Abweichung eines eingestellten Bremsmoments von einem Soll-Bremsmoment vorliegt, wobei zur Erkennung einer solchen Abweichung ausschließlich Informationen verwendet werden, die meist in einem Fahrzeug ohnehin ermittelt werden.