DE10237440A1

DE10237440A1 - Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems

Info

Publication number: DE10237440A1
Application number: DE2002137440
Authority: DE
Inventors: Frieder Dipl.-Ing. Krüger; Achim Dipl.-Ing. Glas (FH)
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2004-03-11
Anticipated expiration: 2022-08-17
Also published as: DE10237440B4

Abstract

Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems für Kraftfahrzeuge, mit an den Rädern des Kraftfahrzeuges angeordneten Bremszuspannorganen, die abhängig von einer eingesteuerten Bremskraft eine Radverzögerung einleiten und mit Regeleinrichtungen zum Verhindern des Blockierens der Räder (ABS-Regelung) abhängig von Radschlupfwerten und Radbeschleunigungswerten bei entsprechender zyklischer Bremskraftminderung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der eingesteuerten Bremskraft P und der auftretenden Radverzögerung omegaverglichen wird und dass bei Erreichen eines definierten Referenzwertes die Bremskraft P vor Einsetzen der ABS-Regelung vermindert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Bremssystems für Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Zur Erzielung möglichst kurzer Bremswege bei Kraftfahrzeugen werden die Bremssysteme immer leistungsfähiger und mit möglichst kurzen Ansprechzeiten konstruiert, z. B. auch Systeme nach dem brake by wire Prinzip. Die Bremssysteme sind dabei mit intelligenten Blockierschutzeinrichtungen (ABS-Regelungen) ausgestattet. Nur beispielsweise wird auf die EP 0 644 836 B1 verwiesen, die eine wirkungsvolle ABS-Regelung beschreibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der gattungsgemäßen Art aufzuzeigen, dass mit regelungstechnischen Mitteln die Funktionsweise hochleistungsfähiger Bremssysteme weiter verbessert.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den weiteren Patentansprüchen angeführt.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass der Wert der eingesteuerten Bremskraft und der auftretenden Radverzögerung verglichen wird und dass bei Erreichen eines definierten Referenzwertes die Bremskraft vor Einsetzen der ABS-Regelung vermindert wird.

Wie von den Erfindern erkannt wurde, kann bei sehr leistungsfähigen und kurz ansprechenden Bremssystemen und insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten ein Überschwingen der Radverzögerung vor dem Einsetzen der Bremskraftregelung durch das ABS-System auftreten. Dieses Überschwingen kann insbesondere durch die hohen rotatorischen Trägheitsmomente Überbeanspruchungen in den Radaufhängungselementen, in Antriebsteilen, etc. bewirken. Dieses Überschwingen bzw. die damit verbundenen Belastungen vermeidet der erfindungsgemäße Vorschlag.

Der besagte Referenzwert kann bevorzugt bereits aus dem zeitlichen Anstieg bzw. Gradienten der Bremskraft und der anliegenden Radverzögerungswerte errechnet werden, wodurch kurze Ansprechzeiten des Systems erzielt und ggf. bereits eine Regelung des errechneten Referenzwertes durch Druckabsenkung und Wiederanhebung einsetzen können.

Das Überschwingen kann aber im Wesentlichen bereits vermieden werden, wenn bei Auftreten des Referenzwertes der Bremskraftanstieg gestoppt oder verlangsamt wird, bis die Radverzögerung den ermittelten maximalen Wert wieder unterschritten hat.

Der Referenzwert kann zusätzlich abhängig von der Raddrehzahl und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit gebildet werden, wobei es ggf. ausreichend sein kann, nur bei höheren oder hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten regelungstechnisch diesem Überschwingen in der Radverzögerung entgegenzuwirken, während bei niedrigeren Geschwindigkeiten ein harter Bremseneingriff bevorzugt wird.

Durch die Erfassung weiterer Regelparameter des Bremssystems wie auftretender Radschlupf, Folgebremshistorie, etc. kann der Referenzwert im Fahrbetrieb bei einer aktiven Regelung ständig modifiziert werden, wodurch eine Re dundanz und Selbstkontrolle des Systems durch Plausibilitätsprüfungen durchführbar ist und darüber hinaus z. B. Fahrbahnverhältnisse, Systemveränderungen, etc. berücksichtigt werden können.

Die eingesteuerte Bremskraft kann bei hydraulischen oder elektrohydraulischen Bremssystemen mittels Drucksensoren an den Bremszuspannorganen erfasst werden. Bei rein elektrischen Bremszuspannorganen kann ferner die Bremskraft durch die Stromaufnahme gemessen und entsprechend ausgewertet werden.

Schließlich können in baulich vorteilhafter Weise die Raddrehzahlen und deren Ableitungen (Verzögerung und Beschleunigung) unmittelbar über die Drehzahlsensoren der ABS-Regelung des Kraftfahrzeuges erfasst werden. Gleiches gilt ggf. für die Steuerung der Bremskraft, die ebenfalls über die Steuereinheit der ABS-Regelung oder einer Fahrdynamikregelung des Kraftfahrzeuges (z. B. ESP) entsprechend gesteuert werden könnte.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens ist nachfolgend anhand zweier Grafiken näher beschrieben. Dabei zeigt die
1 einen relevanten Bremskraftverlauf P eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug über der Zeit t, und die
2 die gleichzeitig erfolgende Radverzögerung ω über der Zeit t.
Es wird ausgegangen von einem „brake by wire" Bremssystem mit einer an einem Bremspedal des Kraftfahrzeuges angeordnetem elektrischen Gebereinheit, mit einer elektronischen Steuereinheit, mit einer elektrohydraulischen Druckerzeugereinheit und mit auf die Räder des Kraftfahrzeuges wirkenden elektrohydraulischen Zuspannorganen. Es versteht sich, dass das Bremssys tem – das soweit nicht beschrieben bekannter Auslegung sein kann – zur Erzielung der zu fordernden Betriebssicherheit entsprechend redundand bzw. ausfallsicher ausgelegt ist.
Wird bei dem Bremssystem über die Gebereinheit eine Bremskraft P eingesteuert, so wird dieser Signalwert in der Steuereinheit verarbeitet und über die Druckerzeugereinheit und die Bremszuspannorgane eine Bremskraft auf die Räder des Kraftfahrzeuges zur Erzielung der gewünschten Radverzögerung ω erzeugt. Die Raddrehzahlen und deren Ableitungen bzw. Radverzögerung und Wiederbeschleunigung werden mittels an den Rädern des Kraftfahrzeuges angeordneten Radsensoren gemessen und der elektronischen Steuereinheit übermittelt.
Übersteigt die Radverzögerung ω einen definierten Wert oder tritt ein unzulässiger Radschlupf auf, so setzt über die Steuereinheit und die Druckerzeugereinheit eine Druckabsenkung und Wiederanhebung an den Bremszuspannorganen nach bekannten Regelalgorythmen ein.
Die 1 zeigt in durchgezogener Linie den Bremskraftverlauf bei einer hohen Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges und einer über die vorgenannte Gebereinheit eingeleiteten hohen Bremskraft P.
Bei dieser daraus resultierenden hohen Radverzögerung (negative Beschleunigung) ω gemäß 2 überlagern sich hohe rotatorische Massenträgheitsmomente, die zu einem Überschwingen mit entsprechender starker Belastung an dem Antriebs- und/oder Radführungssystem des Kraftfahrzeuges führen kann (vgl. Kurvenverlauf oberhalb – 1 – bzw. unterhalb – 2 – der gestrichelt eingezeichneten Linie).
Durch die sich auswirkende Überlagerung der rotatorischen Massenträgheitsmomente aufgrund des sehr steilen Bremskraftanstiegs setzt die durch Radschlupfwerte und die Radverzögerung gesteuerte Blockierregelung der ABS-Regelung (abgesenkter wellenförmiger Druckverlauf P) erst nach dem beschriebenen Überschwingen des Bremskraftverlaufes P ein und führt dann zu der entsprechend eingezeichneten Druckabsenkung und Wiederanhebung über der Zeit t.
Abweichend vom Stand der Technik wird nun so verfahren, dass in der elektronischen Steuereinheit der Wert bzw. der Gradient der eingesteuerten Bremskraft P und der auftretenden Radverzögerung ω verglichen wird und dass bei oberhalb eines definierten Referenzwertes die Bremskraft P vor Einsetzen der ABS-Regelung vermindert wird (vgl. in den 1 und 2 gestrichelt eingezeichneter Kurvenverlauf).
Dementsprechend wird also bei Auftreten des Referenzwertes der Bremskraftanstieg bevorzugt gestoppt und auf einem niedrigeren Wert gehalten, bis die Radverzögerung ω den ermittelten maximalen Wert wieder unterschritten hat.
Das Erreichen des Referenzwertes ist zusätzlich abhängig von der Raddrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit, da die rotatorischen Massenträgheitsmomente insbesondere bei hohen Fahrzeuggeschwindigkeiten extrem hohe Werte annehmen können. Daraus resultierend erfolgt die dargestellte Druckverminderung nur bei hohen Geschwindigkeiten, während bei niedrigen Fahrzeuggeschwindigkeiten z. B. unter 50 Km/h keine Druckverminderung gesteuert wird. Der besagte Referenzwert kann gleitend an die Geschwindigkeit angepasst sein. Ferner kann durch Erfassung weiterer Regelparameter des Bremssystems wie auftretender Radschlupf, Folgebremshistorie, etc. der besagte Referenzwert aktiv verschoben werden (Anpassung an Fahrbahnverhältnisse, Witterungsbedingungen, etc.).
Zur Ermittlung des besagten Referenzwertes wird die eingesteuerte Bremskraft über nicht dargestellte Drucksensoren verzögerungsfrei an den Bremszuspannorganen ermittelt. Ferner werden die Raddrehzahl und deren Ableitungen unmittelbar über die bereits vorhandenen Drehzahlsensoren der ABS-Regelung des Kraftfahrzeuges erfasst. Gleiches gilt für die bereits vorhandene elektronische Steuereinheit, insbesondere wenn die Druckverminderung durch eine geeignete Drucksteuerung an den Bremszuspannorganen geregelt werden soll (nicht dargestellt). Dann sind in der entsprechend modifizierten Steuereinheit auch die besagten Referenzwerte sowie die erforderlichen Regelalgorythmen zusätzlich abgelegt.
Bei einer Regelung kann bereits vor Erreichen der maximalen Radverzögerung ω die zur maximalen Radverzögerung zugehörige Bremskraft P prognostiziert werden. Dazu wird aus dem Gradienten der Bremskraft P und der zu diesem Zeitpunkt t anliegendem Radverzögerung ω die kritische Bremskraft errechnet.
Überschreitet die Radverzögerung ω den vorher festgelegten Referenzwert, wird die Bremskraft P verringert, bis die Radverzögerung ω wieder den Referenzwert unterschreitet. Jetzt wird die Bremskraft P wieder erhöht, bis das Abregelkriterium wieder erreicht ist. Dieser Regelvorgang wiederholt sich analog der ABS-Regelung mit dem Ziel, die Radverzögerung ω an der maximal möglichen Verzögerungsgrenze ohne unzulässige Bauteilbelastungen zu halten.
Die beschriebene Druckverminderung der Bremskraft P oder deren alternative Regelung erfolgt unbeachtet der bekannten Blockierschutzregelung bzw. ABS-Regelung, die in bekannter Weise bei Eintreten definierter Radschlupfsignale in bekannter Weise einsetzt.
Die Bremskraft P kann anstelle der Erfassung über Drucksensoren auch durch Messung der Stromaufnahme der Bremszuspannorgane ermittelt werden, insbesondere wenn diese rein elektrisch betätigt sind.

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Bremssystem für Kraftfahrzeuge, mit an den Rädern des Kraftfahrzeuges angeordneten Bremszuspannorganen, die abhängig von einer eingesteuerten Bremskraft eine Radverzögerung einleiten und mit Regeleinrichtungen zum Verhindern des Blockierens der Räder (ABS-Regelung) abhängig von Radschlupfwerten und Radbeschleunigungswerten bei entsprechender zyklischer Bremskraftminderung, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der eingesteuerten Bremskraft P und der auftretenden Radverzögerung ω verglichen wird und dass bei Erreichen eines definierten Referenzwertes die Bremskraft P vor Einsetzen der ABS-Regelung vermindert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Gradienten der Bremskraft P und der anliegenden Radverzögerungswerte ω der Referenzwert ermittelt wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Auftreten des Referenzwertes der Bremskraftanstieg gestoppt oder verlangsamt wird, bis die Radverzögerung ω den ermittelten maximalen Wert wieder unterschritten hat.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Referenzwert zusätzlich abhängig von der Raddrehzahl und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit gebildet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass durch Erfassung weiterer Regelparameter des Bremssystems wie auftretender Radschlupf, Folgebremshistorie, etc. der Referenzwert aktiv verschoben wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesteuerte Bremskraft mittels Drucksensoren an den Bremszuspannorganen ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft bei elektrisch betätigten Bremszuspannorganen durch die Messung deren Stromaufnahme ermittelt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehzahlen und deren Ableitungen (Verzögerung und Beschleunigung) unmittelbar über die Drehzahlsensoren der ABS-Regelung des Kraftfahrzeuges erfasst werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der ermittelte Referenzwert durch eine geeignete Drucksteuerung an den Bremszuspannorganen geregelt wird.