DE19917437A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgeschlagen, welche einen Hillholder und einen Antriebsschlupfregler umfaßt. Bei erkanntem Anfahrwillen wird die vom Hillholder gehaltene Bremskraft abgebaut. Wird während des Bremskraftabbaus eine Durchdrehneigung an wenigstens einem Antriebsrad erkannt, wird der Bremskraftabbau gestoppt und eine Bremskraftmodulation durch den Antriebsschlupfregler eingeleitet.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs.

Beispielsweise aus der DE-A 196 25 919 ist eine automatische Feststellbremsfunktion (Hillholder) bekannt, bei welcher bei Erkennen einer kleinen, den Stillstand des Fahrzeugs anzei­ genden Geschwindigkeitswertes eine bestimmte Bremswirkung aufgebracht wird. Diese Bremswirkung wird dann wieder abge­ baut, wenn ein Anfahrwille des Fahrers, z. B. auf der Basis der Fahrpedalstellung und/oder des Motormoments anfährt.

Ferner sind aus dem Stand der Technik Antriebsschlupfrege­ lungen bekannt, welche beim Anfahrvorgang bei Durchdrehnei­ gung wenigstens eines Antriebsrades dieses Antriebsrad brem­ sen, so daß der Schlupf dieses Antriebsrades in einem vorge­ gebenen Bereich gehalten wird (vgl. z. B. DE-A 30 21 116).

Bei einigen Bremssystemen ist die Dynamik des Druckaufbaus relativ langsam, insbesondere bei tiefen Temperaturen und/oder bei einem Druckaufbau ausgehend von vollständig entspannten Radbremsen. Diese relativ geringe Druckaufbaudy­ namik beeinträchtigt die Wirkung der Antriebsschlupfrege­ lung. Maßnahmen, beispielsweise zusätzliche Pumpen, die den Bremsdruckaufbau unterstützen, verbieten sich mit Blick auf den zusätzlichen Aufwand und die zusätzlichen Kosten.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, die den Anfahrvorgang eines Fahrzeugs verbessern.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche erreicht.

Vorteile der Erfindung

Es ergibt sich eine Verbesserung des Anfahrvorgangs eines Fahrzeugs, insbesondere bei Bremssystemen, die in wenigstens einer Betriebssituation eine relativ langsame Druckaufbaudy­ namik aufweisen. Dadurch, daß der Bremskraftabbau des Hill­ holders beim Anfahrvorgang gestoppt wird, wenn unzulässiger Antriebsschlupf an wenigstens einem Antriebsrad des Fahr­ zeugs auftritt, findet eine Vorspannung der Bremse für die Antriebsschlupfregelung statt.

Besondere Bedeutung hat diese Vorgehensweise bei hydrauli­ schen bzw. pneumatischen Bremsanlagen, da ohne weiterem Hardwareaufwand, insbesondere ohne Pumpen und ähnlichen zu­ sätzliche Komponenten, eine Vorladung der Radbremse statt­ findet. Dies führt zu einem schnelleren Druckaufbau beim Re­ gelbeginn der Antriebsschlupfregelung aus dem Stand, da die Bremszangen bereits mit Druck beaufschlagt sind und der nachfolgende Druckaufbau der Antriebsschlupfregelung im li­ nearen Bereich der Druck-Volumen-Kennlinie ausgeführt wird. Dabei müssen keine großen Volumina verschoben werden, so daß die Dynamik des Druckaufbaus auch bei tiefen Temperaturen gewährleistet ist.

Von besonderem Vorteil ist, daß der Gradient des Bremskraf­ tabbaus des Hillholders beim Anfahrvorgang abhängig von der Erwartung vorgegeben ist, mit der eine Instabilität an we­ nigstens einem Antriebsrad auftreten könnte. Dabei wird ins­ besondere der vom Fahrer beim Anfahrvorgang bestimmte Last des Motors berücksichtigt, wobei der Bremskraftabbaugradient um so kleiner ist, je größer die Lastgröße bzw. deren An­ stieg ist.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine Steuereinrichtung für die Bremsanlage eines Fahrzeugs, während in Fig. 2 eine bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung als Rechnerprogramm anhand ei­ nes Flußdiagramms skizziert ist. Die Wirkungsweise der er­ findungsgemäßen Lösung ist ferner an den in Fig. 3 darge­ stellten Zeitdiagrammen verdeutlicht.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine Steuereinrichtung 10 zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs. Diese Steuereinrichtung 10 um­ faßt eine Eingangsschaltung 12, wenigstens einen Mikrocompu­ ter 14 und eine Ausgangsschaltung 16. Eingangsschaltung, Mi­ krocomputer und Ausgangsschaltung sind miteinander zum ge­ genseitigen Datenaustausch mit einem Kommunikationssystem 18 verbunden. Der Eingangsschaltung 12 sind Eingangsleitungen von verschiedenen Meßeinrichtungen zugeführt, die in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel in einem Bussystem, z. B. CAN, vereinigt sind. Eine erste Eingangsleitung 20 führt von einem Bremspedalschalter 22 zur Steuereinheit 10 und über­ mittelt dieser ein Bremspedalschaltersignal BLS. Eingangs­ leitungen 24 bis 26 verbinden die Steuereinheit 10 mit Rad­ geschwindigkeitssensoren 28 bis 30, über die Signale bezüg­ lich der Geschwindigkeiten der Räder des Fahrzeugs zugeführt werden. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ferner eine Eingangsleitung 32 vorgesehen, die ein Signal von einem Kupplungsschalter 34, der den Betätigungszustand des Kupp­ lungspedals des Fahrzeugs erfaßt, übermittelt. Ferner ist in einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel eine weitere Ein­ gangsleitung 36 vorgesehen, die von einem vom Fahrer betä­ tigbaren Tastschalter 38 zur Steuereinheit 10 führt, über den der Fahrer die erfindungsgemäße Hillholder-Funktion ak­ tivieren kann.

An der Ausgangsschaltung 16 der Steuereinheit 10 sind Aus­ gangsleitungen angebracht, die Stellelemente zur Steuerung der Radbremsen des Fahrzeugs ansteuern. Im bevorzugten Aus­ führungsbeispiel handelt es sich bei der Bremsanlage um eine hydraulische Bremsanlage, so daß die Ausgangsleitungen 40 auf Ventile 42 zur Steuerung des Bremsdrucks in den einzel­ nen Radbremsen führen, während über Ausgangsleitungen 44 ge­ gebenenfalls druckerzeugende Mittel 46 (Pumpen) für die ein­ zelnen Bremskreise angesteuert werden. Über die Ausgangslei­ tung 46 wird in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wenig­ stens ein Steuerventil 48 angesteuert, welches in wenigstens einer Radbremse den Bremsdruck im Sinne der Hillholder- Funktion konstant hält. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei diesem wenigstens einen Steuerventil um das zur Durchführung der Antriebsschlupfregelung vorgesehene Umschaltventil, welches die Verbindung zwischen Haupt­ bremszylinder und Radbremsen unterbricht.

Neben der Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung bei hydrau­ lischen Bremsanlagen wird die erfindungsgemäße Lösung mit den entsprechenden Vorteilen auch bei pneumatischen Bremsan­ lagen oder Bremsanlagen mit elektromotorischer Zuspannung angewendet. Dabei wird die Bremskraft an den einzelnen Rad­ bremsen bei aktiver Hillholder-Funktion unter Schalten von Ventilen und ggf. Pumpen oder unter Konstanthalten von An­ steuersignalen oder Schalten von Ansteuersignalen auf be­ stimmte Werte gehalten oder vergrößert.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel führt die Steuer­ einrichtung 10, dort der Mikrocomputer 14, unter Steuerung der Bremsanlage des Fahrzeugs wenigstens eine Antriebs­ schlupfregelung und ggf. zusätzlich eine Fahrdynamikregelung durch. Derartige Regelungen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Ferner ist als Zusatzfunktion die eingangs erwähnte Hillholder-Funktion vorgesehen, die neben einer Feststell­ bremswirkung auch als Anfahrhilfe und Kriechunterdrückung angewendet wird. Prinzipiell wird bei einer solchen Hillhol­ der-Funktion der Bremsdruck auf ein Signal hin mit Hilfe von Ventilansteuerungen (insbesondere den ASR-Umschaltventilen) im Bremssystem eingeschlossen und unter bestimmten Bedingun­ gen, wenigstens wenn der Fahrer weiterfahren will, wieder entspannt. Das Anforderungssignal für die Hillholder- Funktion kann beispielsweise von einem vom Fahrer betätigba­ ren Taster oder von einer automatischen Fahrzeugstillstands­ erkennung abgeleitet werden.

Bei Erkennen eines Anfahrwillen, beispielsweise abgeleitet aus der Betätigung des Fahrpedals, des Kupplungspedals, aus dem eingestellten Motormoment, etc., wird der vom Hillholder eingesperrte Bremsdruck abgebaut. Dabei ist vorgesehen, daß der eingesperrte Bremsdruck möglichst langsam abgebaut wird. Es ist allerdings zu berücksichtigen, daß durch einen lang­ samen Bremsdruckabbau beim zügigen Beschleunigen keine spür­ bare Nachbremswirkung auftritt. Wird aus den zur Verfügung stehenden Eingangssignalen, beispielsweise auf der Basis der Radgeschwindigkeitssignale, ein unzulässiger Schlupf an we­ nigstens einem Antriebsrad erkannt, der einen Eingriff der Antriebsschlupfregelung erfordert, wird der Druckabbau des Hillholders gestoppt und der vorhandene Restdruck für den beginnenden Bremseneingriff des Antriebsschlupfreglers ver­ wendet. Dabei wird in einem Ausführungsbeispiel der Druckab­ baugradient des Hillholders variiert in Abhängigkeit einer Lastgröße des Motors. Diese Lastgröße ist je nach Ausfüh­ rungsbeispiel eine Drosselklappenstellung, eine Kraftstoff­ masse, eine Luftmasse, ein Drehmoment, etc., wobei die Lastgröße den Fahrerwunsch für die Beschleunigung des Fahr­ zeugs repräsentiert. Je nach Ausführung wird eine gemessene oder berechnete Istgröße oder eine vom Fahrer vorgegebene Sollgröße für eine der genannten Größen als Lastgröße heran­ gezogen. Wird ein großer Gradient der Lastgröße erkannt, so ist zu erwarten, daß die Wahrscheinlichkeit für eine Insta­ bilität an wenigstens einem Antriebsrad zunimmt. In diesem Fall wird der Druckabbaugradient des Hillholders verlang­ samt. Dabei treten auch die oben dargestellten Nachteile nicht auf, da bei einem hohen Antriebsmoment des Motors (was eine großen Lastgröße entspricht) das Bremsmoment vernach­ lässigbar ist. Wird allerdings ein nur geringer Gradient der Lastgröße erkannt, so ist die Wahrscheinlichkeit für eine Instabilität eines Antriebsrades gering. Daher wird der Druckabbau im Hillholder schneller ausgeführt, so daß die oben genannten Nachteile bezüglich einer Nachbremswirkung nicht auftreten.

Anstelle der Abhängigkeit vom Gradient der Lastgröße wird in einer anderen Ausführung die entsprechenden Maßnahmen abhän­ gig von dem Wert der Lastgröße vorgenommen.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die darge­ stellte Lösung als Rechnerprogramm des Mikrocomputers 14 realisiert. Ein Beispiel für ein derartiges Rechnerprogramm ist im Flußdiagramm der Fig. 2 skizziert.

Nach Start des Programms bei aktiven Hillholder wird im er­ sten Schritt 100 überprüft, ob ein Anfahrwille vorliegt. Dies erfolgt wie oben erwähnt auf der Basis wenigstens einer der dort genannten Größen. Liegt kein Anfahrwille vor, wird die Bremskraft (Bremsdruck) weiterhin gehalten und das Pro­ gramm beendet. Wird ein Anfahrwille im Schritt 100 erkannt, so wird im darauffolgenden Schritt 102 eine die Last der An­ triebseinheit des Fahrzeugs repräsentierende Größe eingele­ sen. Dies ist einer der oben erwähnten Größen. Ferner wird aus der Lastgröße der zeitliche Gradient der Lastgröße GRADLAST berechnet. Dies erfolgt beispielsweise auf der Ba­ sis zweier aufeinanderfolgender Meßwerten. Daraufhin wird im Schritt 104 beispielsweise nach Maßgabe einer Kennlinie auf der Basis des Lastgradienten und/oder der Lastgröße selbst der Gradient GRAD für den Druckabbau des Hillholders be­ stimmt. Dieser ist um so größer, je kleiner der Gradient des Lastsignals und/oder je kleiner die Lastgröße ist. Daraufhin wird im Schritt 106 der Druck mit dem vorbestimmten Gradien­ ten abgebaut. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel einer hy­ draulischen Bremsanlage erfolgt der Druckabbau durch Ansteu­ ern der Abbauventile mittels einzelner Pulse. Der Gradient des Druckabbaus wird dabei entweder durch Veränderung der Pulslängen oder durch Veränderung der Pausenzeiten zwischen zwei Pulsen verändert. Nach Schritt 106 wird im Schritt 108 überprüft, ob an wenigstens einem Antriebsrad ein unzulässi­ ger Schlupf aufgetreten ist. Dies erfolgt beispielsweise durch Vergleich der Radgeschwindigkeiten der Antriebsräder oder durch Vergleich der Radgeschwindigkeit jedes Antriebs­ rades mit einem vorgegebenen, auf der Basis wenigstens eines freirollenden Rades gebildeten Referenzgeschwindigkeitswer­ tes. Liegt kein unzulässiger Schlupf vor, so wird gemäß Schritt 110 beispielsweise auf der Basis der ausgegebenen Pulse überprüft, ob der Druck vollständig reduziert ist. Ist dies nicht der Fall, wird das Programm mit Schritt 106 wie­ derholt und der Druckabbau fortgeführt. Ist der Druck voll­ ständig reduziert, wird das Programm beendet und erst bei der nächsten Aktivierung des Hillholders wieder durchlaufen.

Wurde im Schritt 108 ein unzulässiger Schlupf erkannt, so wird im Schritt 112 der Druckabbau gestoppt und gemäß Schritt 114 die Antriebsschlupfregelung aktiviert. Diese mo­ duliert den Druck auf der Basis des Schlupfwertes des wenig­ stens einen Antriebsrades. Derartige Antriebsschlupfregelun­ gen sind dabei bekannt. Nach Schritt 114 wird das Programm beendet, wobei die Druckmodulation durch das Programm des Antriebsschlupfreglers durchgeführt wird.

In Fig. 3 sind zur weiteren Verdeutlichung der erfindungs­ gemäßen Lösung Zeitdiagramme dargestellt. Dabei zeigt Fig. 3a den zeitlichen Verlauf des Signals BLS eines Bremslicht­ schalters (durchgezogene Linie) sowie des Signals FP eines Fahrpedalschalters oder -stellungsgebers (gestrichelte Li­ nie), Fig. 3b zeigt den zeitlichen Verlauf der Fahrzeugge­ schwindigkeit VFZ (durchgezogen) sowie der Geschwindigkeit VRAD eines ausgewählten Antriebsrades, wobei der Geschwin­ digkeitsverlauf des wenigstens eines Antriebsrades gestri­ chelt dargestellt ist. In Fig. 3c schließlich ist der zeit­ liche Verlauf der an dem in Fig. 3b ausgewählten Antriebsrad Bremskraft (Bremsdruck PRAD) dargestellt.

Bis zum Zeitpunkt t0 hat der Fahrer das Fahrpedal betätigt. Das Fahrzeug fährt mit einer bestimmten Geschwindigkeit (vgl. Fig. 3a, 3b). Die Bremskraft ist 0 (vgl. Fig. 3c). Zum Zeitpunkt t0 läßt der Fahrer das Fahrpedal los und betä­ tigt das Bremspedal (vgl. Fig. 3a). Entsprechend findet ein Bremskraftaufbau statt, der die Fahrzeuggeschwindigkeit bis zum Stillstand des Fahrzeugs auf 0 reduziert (vgl. Fig. 3c, Fig. 3b). Zum Zeitpunkt t1 läßt der Fahrer das Bremspedal los. Infolge der jetzt aktiven Hillholder-Funktion bleibt die Bremskraft gemäß Fig. 3c erhalten, wird gegebenenfalls erhöht (nicht dargestellt). Zum Zeitpunkt t2 betätigt der Fahrer erneut das Fahrpedal. Es wird ein Anfahrwille erkannt (Fig. 3a). Dies führt gemäß Fig. 3c zu einem Bremskraftab­ bau der durch den Hillholder gehaltenen Bremskraft. Der Ab­ bau findet dabei im bevorzugten Ausführungsbeispiel gepulst statt, wobei der Gradient des Bremskraftabbaus abhängig vor der vom Fahrer bestimmten Last der Antriebseinheit vorbe­ stimmt ist. Nach dem Zeitpunkt t2 nimmt die Fahrzeugge­ schwindigkeit und entsprechend die Antriebsradgeschwindig­ keit VRAD zu. Zum Zeitpunkt t3 überschreitet die Antriebs­ radgeschwindigkeit die vorgesehene Schlupfschwelle, so daß zum Zeitpunkt t3 der Bremskraftabbau angehalten wird. Es er­ folgt statt dessen in Abhängigkeit des Radgeschwindigkeits­ verlaufes ein Bremskraftaufbau mit anschließendem Abbau in der für Antriebsschlupfregelungen bekannter Weise. Ab dem Zeitpunkt t4 läuft das betrachtete Antriebsrad stabil, so daß der Bremsdruck auf 0 reduziert werden kann.

Neben der Anwendung der erfindungsgemäßen Vorgehensweise bei hydraulischen oder pneumatischen Bremsanlagen kann die dar­ gestellte Lösung auch im Zusammenhang mit Bremsanlagen mit elektromotorischer Zuspannung eingesetzt werden. Da in die­ sem Fall das Steuermedium nicht der Bremsdruck, sondern eine Strom-, Bremsmomenten- oder Bremskraftgröße ist, wird in Verallgemeinerung der Lösung diese unterschiedlichen Steuer­ größe unter dem Begriff der Bremskraft zusammengefaßt.

Der Bremskraftabbau wird nur an dem durchdrehenden Rad ge­ stoppt, während der Bremskraftabbau an dem oder den anderen stabilen Antriebsrädern und den nicht angetriebenen Rädern fortgeführt wird.

Sollte aus Stabilisierungsgründen die Beibehaltung einer Bremskraft auch am zu dem durchdrehenden Rad achsgleichen Rad zweckmäßig sein, wird der Bremskraftabbau an diesem achsgleichen Rad nur bis zu der hierfür vorgesehenen Brems­ kraft durchgeführt, bzw. die Bremskraft wieder bis zu dieser Bremskraft erhöht.

Claims (6)

1. Verfahren zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs, wobei in wenigstens einer Betriebssituation eine Brems­ kraft an wenigstens einem Antriebsrad des Fahrzeugs unab­ hängig vom Ausmaß der Bremspedalbetätigung gehalten wird, wobei bei Erkennen eines Anfahrwillens des Fahrers die gehaltene Bremskraft abgebaut wird, dadurch gekennzeich­ net, daß der Bremskraftabbau gestoppt wird, wenn an dem wenigstens einen Antriebsrad eine Durchdrehneigung er­ kannt wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Last der Antriebseinheit des Fahrzeugs repräsen­ tierende Größe ermittelt wird und der Gradient des Brems­ kraftabbaus abhängig von der Lastgröße ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient des Bremskraftabbaus abhängig vom Gradienten der die Last repräsentierenden Größe und/oder vom Wert der Größe selbst ist.

4. bei erkannter Durchdrehneigung der Bremskraftabbau ge­ stoppt und eine Bremskraftmodulation in Abhängigkeit des Radgeschwindigkeitsverhaltens des wenigstens einen An­ triebsrades im Rahmen einer Antriebsschlupfregelung er­ folgt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bremskraftabbau an dem oder den anderen stabilen Antriebsrädern und/oder den nicht angetriebenen Rädern fortgeführt wird.

6. Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahr­ zeugs, mit einer Steuereinheit, welche in wenigstens ei­ ner Betriebssituation die Bremskraft an wenigstens einem Antriebsrad des Fahrzeugs unabhängig vom Ausmaß der Bremspedalbetätigung hält, die Steuereinheit Mittel um­ faßt, welche den Anfahrwillen des Fahrers erkennen und die bei erkanntem Anfahrwillen die gehaltene Bremskraft abbauen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit ferner einen Antriebsschlupfregler aufweist, welcher eine Durchdrehneigung des wenigstens einen Antriebsrads er­ kennt, wobei bei erkannter Durchdrehneigung der Brems­ kraftabbau angehalten wird.