DE102017209877B4 - Method for operating a braking system for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Verfahren (10) zum Betreiben eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs, wobei ein Bremsaktuator von einer Bremsensteuerung in zeitlichen Abständen zeitdiskrete Bremsanforderungen empfängt (20), der Bremsaktuator je nach empfangener Bremsanforderung ein entsprechendes Bremsmoment einer Bremse einstellt (22), eine Aktuatorsteuerung des Bremsaktuators mittels mindestens einer empfangenen Bremsanforderung eine Zwischenbremsanforderung ermittelt (26), und der Bremsaktuator zu einem Zeitpunkt innerhalb einer Wartezeit bis zum Empfang einer weiteren zeitdiskreten Bremsanforderung ein der Zwischenbremsanforderung entsprechendes Bremsmoment einstellt (28).Method (10) for operating a braking system of a motor vehicle, wherein a brake actuator receives time-discrete braking requests from a brake controller at time intervals (20), the brake actuator adjusts a corresponding braking torque of a brake depending on the braking request received (22), an actuator control of the brake actuator by means of at least one received braking request determines an intermediate braking request (26), and the brake actuator sets a braking torque corresponding to the intermediate braking request at a point in time within a waiting time until receipt of a further time-discrete braking request (28).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems, wobei ein Bremsaktuator von einer Bremsensteuerung in zeitlichen Abständen zeitdiskrete Bremsanforderungen empfängt und der Bremsaktuator je nach empfangener Bremsanforderung ein entsprechendes Bremsmoment einer Bremse einstellt. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug.The invention relates to a method for operating a brake system, with a brake actuator receiving time-discrete braking requests from a brake controller at time intervals and the brake actuator adjusting a corresponding braking torque of a brake depending on the braking request received. Furthermore, the invention relates to a braking system for a motor vehicle.
Ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems und ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche sind aus der
Bei Kraftfahrzeugen wird zunehmend ein Netzwerk zur bidirektionalen Übermittlung von digitalen Daten zwischen einer Steuerung und einzelnen Komponenten des Kraftfahrzeugs verwendet. Ein Beispiel eines solchen Netzwerks ist ein Bussystem nach dem CAN-(Controlled Area Network)-Standard. Über das Netzwerk können Kommandos von der Steuerung an einzelne, an den Bus angeschlossene Komponenten und umgekehrt Statusmeldungen übermittelt werden. Dieses führt zu einer deutlichen Reduktion von Kabelbäumen und somit von Kosten und Gewicht. Auch für Bremssysteme von Kraftfahrzeugen ist eine Nutzung eines Datenbusses bekannt. Dabei werden beispielsweise von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs mittels eines Bremspedals Bremsanforderungen vorgegeben, welche von einer Bremsensteuerung als digitale Signale über den Datenbus an eine Bremse übermittelt werden. Die Bremse erzeugt dann mit Hilfe eines Aktuators ein entsprechendes Bremsmoment.A network for the bidirectional transmission of digital data between a controller and individual components of the motor vehicle is increasingly being used in motor vehicles. An example of such a network is a bus system based on the CAN (Controlled Area Network) standard. Commands can be transmitted from the controller to individual components connected to the bus and vice versa via the network. This leads to a significant reduction in cable harnesses and thus in costs and weight. Use of a data bus is also known for braking systems in motor vehicles. In this case, for example, a driver of the motor vehicle uses a brake pedal to specify braking requirements, which are transmitted from a brake controller as digital signals to a brake via the data bus. The brake then generates a corresponding braking torque with the help of an actuator.
Beispielsweise wird in der deutschen Offenlegungsschrift
Ein Nachteil einer Verwendung eines Netzwerks mit einem Datenbus zum Übermitteln von Bremsanforderungen von einer Bremsensteuerung zu Bremsen eines Kraftfahrzeugs ergibt sich durch die Zeitintervalle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Bremsanforderungen bei einer Übermittlung. Bei einem CAN-Bus beträgt dieses Zeitintervall zum Beispiel 20 ms. Moderne Bremsaktuatoren stellen ein vorgegebenes Bremsmoment deutlich schneller ein und benötigen dazu beispielsweise 2 ms. Mit anderen Worten können die durch die Übertragungsrate des Netzwerks vorgegebenen Abtastintervalle für eine Bremsanforderung durch ein Bremspedal wesentlich größer sein als die durch die Einstellzeit bestimmten Abtastintervalle eines Bremsaktuators. Diese führt insbesondere bei einer relativ schnellen Bedienung eines Bremspedals mit einem steilen rampenartigen Verlauf von Bremsanforderungen zu einem stufenartigen Einstellen des Bremsmoments durch den Bremsaktuator. Ein solcher Bremsvorgang fühlt sich für einen Benutzer des Kraftfahrzeugs ruckartig und stufig an und ist daher nicht erwünscht. Insbesondere entspricht das Bremsverhalten nicht dem gleichmäßigen Durchdrücken des Bremspedals durch den Benutzer und führt somit zu Irritationen und einem negativen Fahrerlebnis.A disadvantage of using a network with a data bus for transmitting braking requests from a brake controller to the brakes of a motor vehicle results from the time intervals between two consecutive braking requests in a transmission. In the case of a CAN bus, for example, this time interval is 20 ms. Modern brake actuators set a specified braking torque much more quickly and require 2 ms, for example. In other words, the sampling intervals specified by the transmission rate of the network for a braking request by a brake pedal can be significantly larger than the sampling intervals of a brake actuator determined by the setting time. This leads to a stepwise setting of the braking torque by the brake actuator, particularly when a brake pedal is operated relatively quickly with a steep ramp-like progression of braking requests. Such a braking process feels jerky and gradual for a user of the motor vehicle and is therefore undesirable. In particular, the braking behavior does not correspond to the user depressing the brake pedal evenly and thus leads to irritation and a negative driving experience.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs sowie ein Bremssystem für ein Kraftfahrzeug anzugeben, wobei die genannten Nachteile vermieden oder zumindest verringert werden.One object of the present invention is to specify a method for operating a braking system of a motor vehicle and a braking system for a motor vehicle, the disadvantages mentioned being avoided or at least reduced.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren sowie durch ein Bremssystem wie in den unabhängigen Ansprüchen angegeben gelöst.This object is achieved by a method and a braking system as specified in the independent claims.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems eines Kraftfahrzeugs empfängt ein Bremsaktuator von einer Bremsensteuerung in zeitlichen Abständen zeitdiskrete Bremsanforderungen. Der Bremsaktuator umfasst zum Beispiel eine Hydraulikpumpe, ein Druckventil oder einen linearen Aktuator und ist zum Einstellen eines vorgegebenen, auf ein oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs wirkenden Bremsmoments ausgebildet. Die Bremsensteuerung ist insbesondere eine Vorrichtung, welche zum Ansteuern von Bremsen des Kraftfahrzeugs über einen oder mehrere Bremsaktuatoren angeordnet und konfiguriert ist. Dazu kann die Bremsensteuerung als integraler Bestandteil einer anderen Steuerung, beispielsweise einer zentralen Steuereinheit, oder als separate Einheit vorgesehen sein.In a method according to the invention for operating a brake system of a motor vehicle, a brake actuator receives time-discrete braking requests from a brake controller at time intervals. The brake actuator includes, for example, a hydraulic pump, a pressure valve or a linear actuator and is designed to set a predetermined braking torque acting on one or more wheels of the motor vehicle. The brake controller is in particular a device which is arranged and configured to control brakes of the motor vehicle via one or more brake actuators. For this purpose, the brake control can be provided as an integral part of another control, for example a central control unit, or as a separate unit.
Die von der Bremsensteuerung an einen oder mehrere Bremsaktuatoren übermittelten Bremsanforderungen stellen aktuelle Bremsmomentsollwerte dar. Diese Werte werden in zeitlichen Abständen, insbesondere zu äquidistanten Zeitpunkten, über eine geeignete Signalverbindung übermittelt und sind somit zeitdiskrete Bremsanforderungen. Vorzugsweise werden die Bremsanforderungen als digitale Signale übermittelt. Alternativ ist auch eine Übermittlung von zeitdiskreten analogen Signalen möglich. Jeder Bremsaktuator ist zum Empfang der übermittelten Bremsanforderungen ausgebildet und umfasst hierfür zum Beispiel eine geeignete Schnittstelle.The braking requests transmitted by the brake controller to one or more brake actuators represent current braking torque setpoint values. These values are transmitted at time intervals, in particular at equidistant points in time, via a suitable signal connection and are therefore time-discrete braking requests. The braking requests are preferably transmitted as digital signals. Alternatively, time-discrete analogue signals can also be transmitted. Each brake actuator is designed to receive the transmitted braking requests and includes a suitable interface for this purpose, for example.
Je nach empfangener Bremsanforderung als Soll-Bremsmoment stellt der Bremsaktuator ein entsprechendes Bremsmoment als Ist-Bremsmoment einer Bremse ein. Der Bremsaktuator ist insbesondere derart ausgebildet, dass eine Zeitdauer einer Bremsmoment-Einstellung kürzer als ein Zeitintervall zwischen zwei nacheinander empfangenen Bremsanforderungen ist. Vorzugsweise beträgt die Zeitdauer einer Einstellung weniger als die Hälfte oder weniger als ein Zehntel des zeitlichen Abstands zwischen zwei empfangenen Bremsanforderungen. Unter einer Bremse wird eine Vorrichtung verstanden, die für ein oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs ein Bremsmoment erzeugt. Das Bremssystem kann mehrere Bremsen gleicher oder unterschiedlicher Bauart enthalten, zum Beispiel Reibungsbremsen, hydraulisch wirkende Retarder oder Wirbelstrombremsen. Insbesondere kann für jedes Rad eine Reibungsbremse vorgesehen sein. Entsprechend umfasst das Bremssystem einen oder mehrere Bremsaktuatoren, welche jeweils bei einer oder mehrerer dieser Bremsen ein vorgegebenes Bremsmoment einstellen.Depending on the braking request received as the setpoint braking torque, the brake actuator sets a corresponding braking torque as the actual braking torque of a brake. The brake actuator is designed in particular in such a way that the duration of a braking torque setting is shorter than a time interval between two braking requests that are received one after the other. The duration of an adjustment is preferably less than half or less than a tenth of the time interval between two braking requests received. A brake is understood to be a device that generates a braking torque for one or more wheels of the motor vehicle. The braking system can contain several brakes of the same or different design, for example friction brakes, hydraulically acting retarders or eddy current brakes. In particular, a friction brake can be provided for each wheel. Correspondingly, the braking system comprises one or more brake actuators, each of which sets a predetermined braking torque for one or more of these brakes.
Weiterhin ermittelt eine Aktuatorsteuerung des Bremsaktuators mittels mindestens einer empfangenen Bremsanforderung eine Zwischenbremsanforderung. Der Bremsaktuator stellt dann zu einem Zeitpunkt innerhalb einer Wartezeit bis zum Empfang einer weiteren zeitdiskreten Bremsanforderung ein der Zwischenbremsanforderung entsprechendes Bremsmoment ein. Eine Zwischenbremsanforderung stellt somit ein Soll-Bremsmoment für einen Zeitpunkt zwischen der letzten bereits empfangenen und einer noch zu empfangenen Bremsanforderung der Bremsensteuerung dar.Furthermore, an actuator control of the brake actuator uses at least one received braking request to determine an intermediate braking request. The brake actuator then adjusts a braking torque corresponding to the intermediate braking request at a point in time within a waiting time until receipt of a further time-discrete braking request. An intermediate braking request thus represents a target braking torque for a point in time between the last braking request already received and a braking request yet to be received by the brake controller.
Gemäß der Erfindung berücksichtigt die Aktuatorsteuerung einen Verlauf von zwei oder mehr zuletzt empfangenen Bremsanforderungen beziehungsweise eine Änderung zwischen diesen Bremsanforderungen für eine Ermittlung einer Zwischenbremsanforderung. Zum Beispiel ermittelt die Aktuatorsteuerung auf Grundlage einer Differenz zwischen den beiden zuletzt empfangenen Bremsanforderungen und der Zeitdifferenz zwischen diesen für einen bestimmten Zeitpunkt nach dem letzten Empfang eine entsprechende Zwischenbremsanforderung im Sinne einer linearen Interpolation. Weiterhin werden bevorzugt mehrere aufeinanderfolgende Zwischenbremsanforderungen bis zu einem Empfang einer weiteren Bremsanforderung ermittelt und von dem Bremsaktuator eingestellt.According to the invention, the actuator control takes into account a history of two or more braking requests received last or a change between these braking requests for determining an intermediate braking request. For example, based on a difference between the two braking requests received last and the time difference between them for a specific point in time after the last reception, the actuator control determines a corresponding intermediate braking request in the sense of a linear interpolation. Furthermore, several consecutive intermediate braking requests are preferably determined until a further braking request is received and adjusted by the brake actuator.
Mit dem Ermitteln und Verwenden von Zwischenbremsanforderungen werden bei einem Bremsvorgang statt einer großen Änderung eines Bremsmoments zwei oder mehr kleine Bremsmomentänderungen in dem Zeitintervall von einer empfangenen Bremsanforderung bis zur nächsten empfangenen Bremsanforderung durchgeführt. Dieses führt zu einem deutlich glatteren Verlauf von Bremsmomentänderungen. Ein stufenartiges oder ruckendes Bremsen wird effektiv vermieden.With the determination and use of intermediate braking requests, two or more small braking torque changes are carried out in the time interval from a received braking request to the next received braking request during a braking operation instead of a large change in braking torque. This leads to a significantly smoother progression of braking torque changes. Stepped or jerky braking is effectively avoided.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden mindestens drei nacheinander empfangene zeitdiskrete Bremsanforderungen bei einer Ermittlung einer Zwischenbremsanforderung durch die Aktuatorsteuerung berücksichtigt. Insbesondere werden die drei zuletzt empfangenen zeitdiskreten Bremsanforderungen bei einer Ermittlung einer Zwischenbremsanforderung für einen Zeitpunkt nach dem Empfang der letzten zeitdiskreten Bremsanforderung berücksichtigt. Hierzu wird beispielsweise eine quadratische Interpolation verwendet. Bei einer Verwendung von mehr als drei empfangenen Bremsanforderungen kann auch eine kubische oder höherwertige Interpolation verwendet werden.According to a preferred embodiment of the invention, at least three time-discrete braking requests received one after the other are taken into account by the actuator control when determining an intermediate braking request. In particular, the three most recently received time-discrete braking requests are taken into account when determining an intermediate braking request for a point in time after receipt of the last time-discrete braking request. A quadratic interpolation is used for this purpose, for example. When using more than three received braking requests, cubic or higher order interpolation can also be used.
Ferner kann auch eine Auswahl von einigen Bremsanforderungen aus einer bestimmten Menge von empfangenen Bremsanforderungen erfolgen. Zum Beispiel kann nur jede zweite empfangen Bremsanforderung für eine Ermittlung einer Zwischenbremsanforderung berücksichtigt werden. Je mehr empfangene Bremsanforderungen bei der Ermittlung verwendet werden, desto genau lässt sich ein Verlauf beziehungsweise eine zeitliche Änderung dieser Bremsanforderungen beschreiben. Zwischenbremsanforderungen entsprechen somit genauer dem tatsächlichen Verlauf der empfangenen Bremsanforderungen.Furthermore, some braking requests can also be selected from a specific set of braking requests received. For example, only every second braking request received can be taken into account for determining an intermediate braking request. The more braking requests received are used in the determination, the more precisely a profile or a change in these braking requests over time can be described. Intermediate braking requests thus correspond more precisely to the actual course of the braking requests received.
In vorteilhafter Weise ermittelt die Aktuatorsteuerung bei einer weiteren Ausführungsform zu äquidistanten Zeitpunkten innerhalb der Wartezeit bis zum Empfang einer weiteren zeitdiskreten Bremsanforderung jeweils eine Zwischenbremsanforderung. Der Bremsaktuator stellt ein der jeweiligen Zwischenbremsanforderung entsprechendes Bremsmoment ein. Zum Beispiel entspricht der Zeitraum zwischen zwei äquidistanten Zeitpunkten ungefähr einer Einstellzeit eines vorgegebenen Bremsmoments durch den Bremsaktuator. Mit einer Verwendung von äquidistanten Zeitpunkten lässt sich eine Ermittlung von Zwischenbremsanforderung unkompliziert und schnell durchführen. Zudem erfolgt durch die gleichen zeitlichen Abstände eine besonders regelmäßige Erhöhung oder Verminderung eines Bremsmoments nach einer zuletzt von der Bremsensteuerung empfangenen zeitdiskreten Bremsanforderung. Ein Bremsvorgang verläuft ohne Ruckeln oder störende Stufen sehr gleichmäßig.In a further embodiment, the actuator control advantageously determines an intermediate braking request in each case at equidistant points in time within the waiting time until receipt of a further time-discrete braking request. The brake actuator sets a braking torque that corresponds to the respective intermediate braking request. For example, the period of time between two equidistant points in time corresponds approximately to an adjustment time of a predetermined braking torque by the brake actuator. With the use of equidistant points in time, an intermediate braking request can be determined quickly and easily. In addition, due to the same time intervals, there is a particularly regular increase or decrease in a braking torque after a time-discrete braking request last received from the brake controller. Braking is very smooth without jerking or annoying steps.
Weiterhin ist es bevorzugt, dass bei einer Ermittlung einer Zwischenbremsanforderung eine zuvor ermittelte Zwischenbremsanforderung berücksichtigt wird. Beispielsweise kann iterativ eine neue Zwischenbremsanforderung aus bereits ermittelten Zwischenbremsanforderungen ermittelt werden. Dabei kann mittels einer oder mehrerer zuvor ermittelter Zwischenbremsanforderungen ein Korrekturbetrag bestimmt und eine neue Zwischenbremsanforderung als Summe von Korrekturbetrag und letzter Zwischenbremsanforderung ermittelt werden. Auf diese Weise wird ein schnelles Ermitteln von Zwischenbremsanforderungen ohne großen Aufwand erzielt.Furthermore, it is preferred that a previously determined intermediate braking requirement is taken into account when determining an intermediate braking requirement. For example, a new intermediate braking requirement can be determined iteratively from intermediate braking requirements that have already been determined. A correction amount can be determined using one or more previously determined intermediate braking requests and a new intermediate braking request can be determined as the sum of the correction amount and the last intermediate braking request. In this way, rapid determination of intermediate braking requirements is achieved without great effort.
Besonders bevorzugt ist zum Beispiel eine quadratische Interpolation zum Ermitteln von Zwischenbremsanforderung, welche eine Bestimmung von zwei Koeffizienten a, b aus den letzten drei empfangenen Bremsanforderungen durchführt:
In diesen Gleichungen sind y1, y2 und y3 die letzte, die zweitletzte und die drittletzte von dem Bremsaktuator empfangene Bremsanforderung und T die Einstellzeit des Bremsaktuators. Die Einstellzeit T kann auch als Abtastrate des Bremsaktuators für eintreffende Bremsanforderungen bezeichnet werden und beträgt beispielsweise ungefähr 2 ms. Mit den Koeffizienten a, b ermittelt der Bremsaktuator eine neue Zwischenbremsanforderung yneu aus einer bereits vorliegenden Bremsanforderung y zum Beispiel folgendermaßen:
Zum Ermitteln von Zwischenbremsanforderungen umfasst die Aktuatorsteuerung ein Ermittlungsmodul, welches beispielsweise eine elektronische Schaltung oder einen Rechner mit entsprechender Software enthält.To determine intermediate braking requirements, the actuator control includes a determination module, which contains, for example, an electronic circuit or a computer with appropriate software.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird die zeitdiskrete Bremsanforderung als digitales Signal über ein Netzwerk des Kraftfahrzeugs von der Bremsensteuerung an den Bremsaktuator übermittelt. Insbesondere umfasst das Netzwerk ein CAN-Bus-System. Der Aufbau und die Funktionsweise eines CAN-Busses sind international spezifiziert und dem Fachmann bekannt. Netzwerke mit einem CAN-Bus werden bereits häufig in Kraftfahrzeugen verwendet und führen zu einer Reduzierung von Kabelbäumen, wodurch Kosten und Gewicht eingespart werden. Mit einer Verwendung eines bereits vorhandenen, zuverlässig funktionierenden Netzwerks kann das erfindungsgemäße Verfahren ohne großen Aufwand bei einen Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Alternativ können zeitdiskrete Bremsanforderungen auch über ein anderes geeignet ausgebildetes digitales Netzwerk an den Bremsaktuator übermittelt werden.According to one embodiment of the invention, the time-discrete braking request is transmitted as a digital signal via a network of the motor vehicle from the brake controller to the brake actuator. In particular, the network includes a CAN bus system. The structure and mode of operation of a CAN bus are specified internationally and are known to those skilled in the art. Networks with a CAN bus are already widely used in motor vehicles and lead to a reduction in cable harnesses, which saves cost and weight. With the use of an already existing, reliably functioning network, the method according to the invention can be used in a motor vehicle without great effort. Alternatively, time-discrete braking requests can also be transmitted to the brake actuator via another suitably designed digital network.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Bremsanforderungen vor einer Übermittlung an den Bremsaktuator bei der Bremsensteuerung einen Filter zum Glätten durchlaufen. Der Filter ist beispielsweise ein Filter 1. Ordnung, etwa ein Tiefpassfilter 1. Ordnung. Alternativ kann auch ein Filter 2. oder höherer Ordnung verwendet werden. Der Filter kann als analoger Filter für Bremsanforderungen in Form von analogen Signalen oder als digitaler Filter für Bremsanforderungen in Form von digitalen Signalen ausgebildet sein. Mit dem Filter werden plötzliche Änderungen im zeitlichen Verlauf der Bremsanforderungen geglättet. So wird zum Beispiel ein Übergang von rampenartig ansteigenden Bremsanforderungen zu einer konstanten Bremsanforderung abgerundeter beziehungsweise weicher erfolgen. Ein solcher Übergang tritt unter anderem dann auf, wenn ein Bremspedal bis zu einem bestimmten Haltepunkt betätigt wird.In an advantageous embodiment, it is provided that the brake requests pass through a filter for smoothing before they are transmitted to the brake actuator during the brake control. The filter is, for example, a first-order filter, such as a first-order low-pass filter. Alternatively, a 2nd or higher order filter can also be used. The filter can be designed as an analog filter for braking requests in the form of analog signals or as a digital filter for braking requests in the form of digital signals. The filter is used to smooth out sudden changes in braking demand over time. For example, a transition from braking requests that increase like a ramp to a constant braking request will be smoother or smoother. Such a transition occurs, among other things, when a brake pedal is actuated to a certain stopping point.
Mit der Glättung werden insbesondere zu große oder zu kleine Zwischenbremsanforderungen und ein damit einhergehendes Überschießen eines Bremsmoments über ein gewünschtes Bremsmoment hinaus bei einer starken Änderung des Verlaufs der Bremsanforderungen vermieden. Weiterhin wird ein Einschwingen von Zwischenbremsanforderungen und damit auch von Bremsmomenten auf einen konstanten Wert effektiv verhindert.With the smoothing, in particular, intermediate braking requests that are too large or too small and an associated overshooting of a braking torque beyond a desired braking torque in the event of a major change in the course of the braking requests are avoided. Furthermore, intermediate braking requirements and thus also braking torques are effectively prevented from settling to a constant value.
In bevorzugter Weise erzeugt nach einer Ausführungsform ein Abtast- und Haltemodul des Bremssystems die zeitdiskreten Bremsanforderungen. Ein Abtast- und Haltemodul tastet ein analoges Signal zu bestimmten vorzugsweise äquidistanten Zeitpunkten ab und hält den abgetasteten Wert bis zur nächsten Abtastung vor. Es erzeugt somit aus analog vorliegenden Bremsanforderungen zeitdiskrete Werte. Zusätzlich kann eine Digitalisierung der abgetasteten Bremsanforderungen vorgesehen sein. Alternativ ist das Abtast- und Haltemodul zum Abtasten von digital vorliegenden Bremsanforderungen mit einer vorgegebenen Abtastfrequenz ausgebildet. Auf diese Weise lässt sich eine Abtastrate der Bremsanforderungen auf einen vorgegebenen Wert ändern. Das Abtast- und Haltemodul ist zum Beispiel bei einem Geber für analoge Bremsanforderungen, wie etwa einem Bremspedal, oder bei der Bremsensteuerung angeordnet. Letztendlich kann auch ein CAN-Bus-System mit einer bestimmten Übertragungsrate, beispielsweise eine Bremsanforderung alle 20 ms, als Abtast- und Haltemodul dienen.According to one embodiment, a sample and hold module of the braking system preferably generates the time-discrete braking requests. A sample and hold module samples an analog signal at specific, preferably equidistant points in time and holds the sampled value until the next sample. It thus generates time-discrete values from analog braking requests. In addition, the sampled braking requirements can be digitized. Alternatively, the sampling and holding module is designed to sample digitally present braking requests at a predetermined sampling frequency. In this way, a sampling rate of the braking requirements can be changed to a predetermined value. The sample and hold module is arranged, for example, at a transmitter for analog braking requests, such as a brake pedal, or at the brake controller. Finally, a CAN bus system with a certain transmission rate, for example a brake request every 20 ms, can also serve as a sample and hold module.
Ein erfindungsgemäßes Bremssystem für ein Kraftfahrzeug umfasst eine Bremsensteuerung zum Senden von zeitdiskreten Bremsanforderungen in zeitlichen Abständen, und einem Bremsaktuator zum Empfangen der zeitdiskrete Bremsanforderungen und zum Einstellen eines Bremsmoments einer Bremse nach einer empfangenen Bremsanforderung. Der Bremsaktuator enthält eine Aktuatorsteuerung, welche zum Ermitteln einer Zwischenbremsanforderung basierend auf mindestens einer empfangenen Bremsanforderung ausgebildet ist. Weiterhin ist der Bremsaktuator zum Einstellen eines der Zwischenbremsanforderung entsprechenden Bremsmoments zu einem Zeitpunkt innerhalb einer Wartezeit bis zum Empfang einer weiteren zeitdiskreten Bremsanforderung konfiguriert.A braking system according to the invention for a motor vehicle includes a brake controller for sending time-discrete braking requests at time intervals, and a brake actuator for receiving the time-discrete braking requests and for setting a braking torque of a brake after a received braking request. The brake actuator contains an actuator control, which is designed to determine an intermediate braking request based on at least one received braking request. Furthermore, the brake actuator is configured to set a braking torque corresponding to the intermediate braking request at a point in time within a waiting time until receipt of a further time-discrete braking request.
In einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremssystems umfasst die Aktuatorsteuerung beispielsweise ein Ermittlungsmodul, welches eine elektronische Schaltung oder einen Rechner mit entsprechender Software zum Ermitteln von Zwischenbremsanforderungen enthält. Ferner kann das Bremssystem zur Übermittlung von zeitdiskreten Bremsanforderungen an einen oder mehrere Bremsaktuatoren ein CAN-Bus-System umfassen und der oder die Bremsaktuatoren eine entsprechend ausgebildete Schnittstelle für einen CAN-Bus aufweisen.In one embodiment of the braking system according to the invention, the actuator control includes, for example, a determination module which contains an electronic circuit or a computer with appropriate software for determining intermediate braking requirements. Furthermore, the brake system can include a CAN bus system for transmitting time-discrete braking requests to one or more brake actuators, and the brake actuator or actuators can have a correspondingly designed interface for a CAN bus.
Analog zum erfindungsgemäßen Verfahren führt das Bremssystem bei einem Bremsvorgang statt einer großen Änderung eines Bremsmoments zwei oder mehr kleine Bremsmomentänderungen in dem Zeitintervall von einer empfangenen Bremsanforderung bis zur nächsten empfangenen Bremsanforderung durch. Auf diese Weise wird ein deutlich glatterer und weicher Verlauf von Bremsmomentänderungen bei einer zeitdiskreten Übermittlung von Bremsanforderungen an einen Bremsaktuator erzielt.Analogously to the method according to the invention, during a braking operation, the braking system carries out two or more small braking torque changes in the time interval from a received braking request to the next received braking request instead of a large change in a braking torque. In this way, a significantly smoother and softer progression of braking torque changes is achieved with a time-discrete transmission of braking requests to a brake actuator.
Insbesondere ist ein erfindungsgemäßes Bremssystem zur Durchführung eines der oben beschriebenen Verfahren ausgebildet.In particular, a braking system according to the invention is designed to carry out one of the methods described above.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein vereinfachtes Flussdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, und -
2 ein vereinfachtes Diagramm mit zeitlichen Änderungen von verschiedenen Bremsmomenten bei dem Verfahren nach1 .
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1 a simplified flowchart of an exemplary embodiment of a method according to the invention for operating a braking system for a motor vehicle, and -
2 a simplified diagram with changes over time of different braking torques in the method1 .
In
Die Bremsensteuerung führt eine Überprüfung 14 der empfangenen Bremsanforderungen durch und nimmt gegebenenfalls Korrekturen vor. Insbesondere kann bei einem sehr steilen Anstieg der Bremsanforderungen, wie etwa bei einer Notbremsung, eine weitere Verarbeitung, zum Beispiel eine nachfolgend beschriebene Filterung, verhindert und die Bremsanforderungen ohne Verzögerung an einen Bremsaktuator übermittelt werden. Anschließend werden die Bremsanforderungen von einem Filter zum Glätten der Bremsanforderungen gefiltert, 16. Der Filter ist ein digitaler Filter 1. Ordnung und zum Glätten der digitalen zeitdiskreten Bremsanforderungen ausgebildet. Mit dem Filter werden plötzliche Änderungen im zeitlichen Verlauf der Bremsanforderungen geglättet. Beispielsweise wird ein Übergang von rampenartig ansteigenden Bremsanforderungen zu Bremsanforderungen mit konstanter Größe, wie sie bei vielen Bremsvorgängen vorkommen, durch den Filter geglättet. Alternativ ist auch eine Verwendung eines Filters höherer Ordnung möglich.The brake controller carries out a
Schließlich erfolgt ein Senden 18 der gefilterten Bremsanforderungen an einen oder mehrere Bremsaktuatoren über den CAN-Bus des Kraftfahrzeugs. Dabei werden die einzelnen Bremsanforderungen entsprechend einer Übertragungsrate des CAN-Busses mit einem zeitlichen Abstand von ungefähr 20 ms als zeitdiskrete digitale Bremsanforderungen übermittelt. Ein Bremsaktuator umfasst zum Beispiel eine Hydraulikpumpe, ein Druckventil oder einen linearen Aktuator und ist zum Einstellen eines auf ein oder mehrere Räder des Kraftfahrzeugs wirkenden Bremsmoments gemäß einer vorgegebenen Bremsanforderung ausgebildet.Finally, the filtered braking requests are sent 18 to one or more brake actuators via the CAN bus of the motor vehicle. The individual braking requests are transmitted according to a transmission rate of the CAN bus with a time interval of approximately 20 ms as time-discrete digital braking requests. A brake actuator includes, for example, a hydraulic pump, a pressure valve or a linear actuator and is designed to set a braking torque acting on one or more wheels of the motor vehicle in accordance with a predetermined braking requirement.
Beim Bremsaktuator erfolgt ein Empfang 20 der gesendeten zeitdiskreten Bremsanforderungen über eine Schnittstelle zum CAN-Bus in Zeitabständen von ungefähr 20 ms. Nach dem Empfang 20 einer Bremsanforderung erfolgt ein Einstellen 22 eines entsprechenden Bremsmoments durch den Bremsaktuator. Dazu interpretiert eine Aktuatorsteuerung des Bremsaktuators die empfangene Bremsanforderung und veranlasst die Einstellung des Soll-Bremsmoments. Dieses geschieht innerhalb einer Einstellzeit, welche nur einen Bruchteil der Übertragungsrate des CAN-Busses beträgt. Der Bremsaktuator aktiviert in diesem Ausführungsbeispiel Reibungsbremsen bei den Rädern des Kraftfahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Aktivierung eines Retarders, beispielsweise einer Wirbelstrombremse oder eines hydraulischen Retarders erfolgen.In the case of the brake actuator, the transmitted time-discrete braking requests are received 20 via an interface to the CAN bus at time intervals of approximately 20 ms. After the
Weiterhin erfolgt ein Speichern 24 der empfangenen Bremsanforderung in einem Speicher des Bremsaktuators. Der Speicher umfasst Speicherplätze für drei oder mehr empfangene zeitdiskrete Bremsanforderungen und speichert jeweils die zuletzt empfangenen Bremsanforderungen. Zusätzlich umfasst der Speicher Speicherplätze für Werte einer im Folgenden beschriebenen quadratischen Interpolation.Furthermore, the received braking request is stored 24 in a memory of the brake actuator. The memory includes memory locations for three or more received time-discrete braking requests and stores the braking requests received last. In addition, the memory includes memory locations for values of a quadratic interpolation described below.
Auf Grundlage der drei zuletzt empfangenen Bremsanforderungen führt die Aktuatorsteuerung ein Ermitteln 26 von Zwischenbremsanforderungen basierend auf einer quadratischen Interpolation durch. Dazu bestimmt die Aktuatorsteuerung zunächst zwei Koeffizienten a, b aus der letzten Bremsanforderung y1, der zweitletzten Bremsanforderung y2 und der drittletzten Bremsanforderung y3, sowie einem vorgegebenen Zeitintervall T zwischen zwei Zwischenbremsanforderungen. T entspricht in diesem Ausführungsbeispiel der Einstellzeit des Bremsaktuators von ungefähr 2 ms:
Mit den Koeffizienten a, b ermittelt der Bremsaktuator eine Zwischenbremsanforderung yneu aus einer bereits eingestellten Bremsanforderung y und dem Zeitintervall T folgendermaßen:
Zum Ermitteln dieser Zwischenbremsanforderung umfasst die Aktuatorsteuerung ein Ermittlungsmodul, welches zum Beispiel eine elektronische Schaltung oder einen Rechner mit einer entsprechenden Software umfasst. Anschließend erfolgt eine Einstellung 28 der ermittelten Zwischenbremsanforderung 28 als neues Soll-Bremsmoment durch den Bremsaktuator mit Hilfe der Aktuatorsteuerung. Diese Einstellung 28 erfolgt ungefähr 2 ms nach dem Empfang 20 der letzten Bremsanforderung.To determine this intermediate braking request, the actuator control includes a determination module, which includes, for example, an electronic circuit or a computer with appropriate software. Subsequently, the determined
Die Aktuatorsteuerung führt anschließend eine Überprüfung 30 durch, ob eine neue Bremsanforderung von der Bremsensteuerung empfangen wurde. Ist diese nicht der Fall, wird das Verfahren mit einer weiteren Ermittlung eines Zwischenbremsmoments 26, einem Einstellen des ermittelten Zwischenbremsmoments 28 und einer Überprüfung 30 auf einen Empfang einer neuen Bremsanforderung fortgesetzt. Somit wird ungefähr alle 2 ms eine neue Zwischenbremsanforderung als neues Soll-Bremsmoment eingestellt, bis ein Empfang 20 einer neuen Bremsanforderung von der Bremsensteuerung stattfindet. Dann werden die bereits beschriebenen Schritte für die neue Bremsanforderung durchgeführt. Auf diese Weise erfolgt in den ungefähr 20 ms zwischen dem Einstellen von zwei empfangenen Bremsanforderungen alle 2 ms ein Einstellen einer ermittelten Zwischenbremsanforderung.The actuator control then carries out a
Durch die Übermittlung der Bremsmomente als zeitdiskrete Bremsanforderungen über den CAN-Bus empfängt der Bremsaktuator nur circa alle 20 ms ein neues Bremsmoment. Die empfangenen Bremsmomentanforderungen 44 weisen daher einen als punktgestrichelte Linie dargestellten stufigen Verlauf auf. Dieses würde zu einer stufigen zeitlichen Änderung der von dem Bremsaktuator eingestellten Bremsmomente führen. Mit dem Ermitteln und Einstellen von ungefähr zehn Zwischenbremsanforderungen bei dem beschriebenen Verfahren 10 als quadratisch interpolierte Werte erzeugt der Bremsaktuator Bremsmomente 46 mit einem wesentlich feiner gestuften Verlauf. Diese vom Bremsaktuator erzeugten Bremsmomente 46 sind in
Die Glättung 16 durch den Filter dient zur Vermeidung eines kurzzeitigen Überschie-ßens oder Einschwingens der ermittelten Zwischenbremsanforderungen bei einer Änderung des Verlaufs der Soll-Bremsmomente. Eine solche Änderung wäre beispielsweise der Übergang von ansteigenden zu konstanten Bremsmomenten in dem Verlauf der Soll-Bremsmomente 40. Ein Bremsvorgang mit einer Übermittlung von Bremsanforderungen über einen CAN-Bus wird durch das Verfahren 10 wesentlich gleichmäßiger und ohne ein störendes stufenweises Erhöhen eines Bremsmoments durchgeführt.The smoothing 16 by the filter serves to avoid a brief overshooting or transient of the determined intermediate braking requirements when there is a change in the profile of the setpoint braking torques. Such a change would be, for example, the transition from increasing to constant braking torques in the course of setpoint braking torques 40. A braking process with a transmission of braking requests via a CAN bus is carried out much more evenly and without a disruptive stepwise increase in braking
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