<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs gemäss den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.
Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der EP-B2 166 258 bekannt. Das dort beschriebene Antriebsschlupfregelsystem betätigt die Bremse des wenigstens einen durchdrehenden Rades bei Regelbeginn mit einem schlupfunabhängigen Ansteuerpuls, welcher so gross ist, dass die Bremsbacken gerade anliegen, aber noch keine wesentliche Bremsung erfolgt. Danach wird die Bremskraft an dem durchdrehenden Rad im Sinne einer Reduzierung des Schlupfes gesteuert. Bei der Bestimmung des ersten Ansteuerpulses wird die jeweilige Temperatur des Bremsmediums nicht berücksichtigt. Diese hat jedoch insbesondere bei hydraulischen Bremsen erheblichen Anteil an der Dynamik des Bremsdruckaufbaus.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Steuerung einer Bremsanlage mit Blick auf die Temperatur des Bremsmediums bzw. der Bremsanlage zu verbessern.
Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.
Bei einer hydraulischen Bremsanlage werden im Rahmen einer Antriebsschlupfregelung in der Regel die Aufbau- und Abbaupulszeiten derart bestimmt, dass sich mit jedem Puls eine in etwa gleiche Bremsdruckänderung ergibt. Eine derartige Vorgehensweise ist beispielsweise aus der DE A 41 23 783 (US-Patent 5 419 622) bekannt. Auch hier wird die Temperatur der Bremsanlage bzw. des Druckmediums nicht berücksichtigt.
Das US-Patent 5 669 679 beschreibt einen Antiblockierregler, bei welchem der Radschlupf wenigstens eines Rades bestimmt wird. Dabei wird überprüft, ob der berechnete Radschlupf den aktuellen Radbetriebszustand repräsentiert. Ist dies der Fall, erfolgt der Antiblockiereingriff auf der Basis des berechneten Radschlupfes, im gegenteiligen Fall auf der Basis eines vorgegebenen Radschlupfes. Ein Eingriff in der Radbremse zur Erzielung einer Bremswirkung zu Beginn des Regeleingriffes findet nicht statt. Daher kann auch eine Kompensation des unterschiedlichen Verhaltens des Bremsmediums bei tiefen und bei höheren Temperaturen nicht erreicht werden.
Die erst am 7. August 1997 veröffentlichte DE 196 03 677 A1 zeigt einen Antriebsschlupfregler, bei welchem der Schlupfzustand aus der Variation der Raddrehzahl ermittelt wird. Auch hier wird kein einleitender Bremskraftaufbau an der Radbremse vorgenommen zu Beginn der Antriebs- schlupfregelung, weicher zu einer Bremswirkung führt, um das veränderte Verhalten des Brems- mediums bei tiefen Temperaturen zu kompensieren.
Die erfindungsgemässe Lösung berücksichtigt in vorteilhafter Weise die Temperatur des Druck- mediums und/oder der Komponenten der Bremsanlage und deren Einfluss auf das dynamische Verhalten der Bremskraftänderung bei der Steuerung. Dadurch wird die Steuerung der Brems- anlage insbesondere bei tiefen Temperaturen verbessert.
Besondere Vorteile weist die erfindungsgemässe Lösung bei der Anwendung bei einer hydrau- lischen oder pneumatischen Bremsanlage im Rahmen einer Antriebsschlupfregelung auf. Hier wird der Bremsdruck in der Radbremse mit zufriedenstellender Dynamik an das erforderliche Druck- niveau auch bei sehr tiefen Temperaturen herangeführt. Trotz dieser Vorteile bei tiefen Tempera- turen treten keine Nachteile bei höheren Temperaturen auf, so dass die Traktion des Fahrzeugs in allen Temperaturbereichen ausreichend ist.
Besonders vorteilhaft ist, dass auf den ersten Bremskraftaufbaupuls folgende schlupfabhängige Pulse auf den Anfahrbereich oder auf den Bereich sinkender Fahrgeschwindigkeit begrenzt sind.
Dadurch treten keine Komfortnachteile im Bereich höherer Temperaturen durch zu grosse Brems- kraftaufbaustufen auf.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs- beispielen sowie aus den abhängigen Patentansprüchen.
Zeichnung :
Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungs- formen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer Steuereinheit zur Steuerung einer Bremsanlage eines Fahrzeugs, während in Fig. 2 ein Flussdiagramm dargestellt ist, welches ein in dem Mikrocomputer der Steuereinheit ablaufendes Programm darstellt. Fig. 3 schliesslich zeigt die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Antriebsschlupfregelung anhand von
Signalverläufen.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen:
Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschaltbild einer elektronischen Steuereinheit 10, die zumindest eine
<Desc/Clms Page number 2>
Radbremse 34 der Bremsanlage eines Fahrzeugs steuert. Die Steuereinheit 10 besteht dabei im wesentlichen aus einer Eingangsschaltung 14, wenigstens einem Mikrocomputer 16 sowie eine Ausgangsschaltung 18. Diese Elementen sind über ein Kommunikationssystem 20 zum gegen- seitigen Datenaustausch miteinander verbunden. Der Eingangsschaltung 14 sind Eingangs- leitungen 22 bis 24 von Messeinrichtungen 26 bis 28 zugeführt. Diese Messeinrichtungen erfassen wenigstens die Geschwindigkeiten der Räder des Kraftfahrzeugs.
Ferner werden der Steuereinheit 10 nicht dargestellte weitere Betriebsgrössen, beispielsweise das aktuelle, von der Antriebseinheit des Fahrzeugs abgegebene Moment, zugeführt. Über wenigstens eine Ausgangsleitung 30, die an die Ausgangsschaltung 18 angebunden ist, steuert die Steuereinheit 10 elektrisch ansteuerbare Stelleinrichtungen 32 (z. B. Ventile und Pumpen), welche die Bremskraft an der beispielhaft dargestellten Radbremse 34 einsteuert. Bei den Stelleinrichtungen 32 handelt es sich im bevor- zugten Ausführungsbeispiel um die aus dem Stand der Technik bekannten ABS/ASR-Ventile einer hydraulischen oder pneumatischen Bremsanlage.
Im bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der elektronischen Steuereinheit 10 ein ABS/ASR-Steuergerat. Zur Durchführung der Antriebsschlupfregelung wird dabei in bekannter Weise aus den zugeführten Radgeschwindigkeiten die Durchdrehneigung für wenigstens ein angetriebenes Rad abgeleitet. Dies geschieht beispielsweise dadurch, dass die Geschwindigkeit dieses Rades mit einer der Fahrzeuggeschwindigkeit angenäherten Referenzgrösse verglichen wird und bei Überschreiten einer vorgegebenen Differenz (Schlupf) als durchdrehend erkannt wird. In diesem Fall wird zur Verringerung des Schlupfes Bremskraft aufgebaut und/oder das Antriebs- moment des Motors beeinflusst. Bei einer hydraulischen Bremsanlage erfolgt der Bremskraftaufbau durch Ansteuern einer Pumpe und Betätigen der Ein- und Auslassventile, die dem schlupfenden Rad zugeordnet sind.
Im eingangsgenannten Stand der Technik wird bei Regelbeginn zunächst mit einem vorgege- benen Puls die Bremszange des schlupfenden Rades gefüllt und die Bremsbeläge angelegt. Dazu müssen ca. 5 bis 10 bar Raddruck aufgebaut werden, was einer grossen Volumenverschiebung entspricht. Anschliessend wird der Druck gepulst aufgebaut, bis bei Verschwinden des Schlupfes der Druck wieder abgebaut wird. Dabei wird bei Reglern mit festen Aufbaupulszeiten die Pausen- zeit bei grösser werdender Raddynamik (grösser werdender Schlupf) verkürzt, andere Regler versuchen die Aufbaupulszeiten zu variieren, so dass bei jedem Druckniveau gleich grosse Druck- stufen umgesetzt werden. Hier wird dann ebenfalls die Pausenzeit bei grösser werdender Rad- dynamik verkürzt.
Bei allen derartigen Regelsystemen wird davon ausgegangen, dass bei allen Betriebszuständen mit einer bestimmten Ansteuerung immer die gleiche Druckänderung erzielt wird.
Die Dynamik des Bremsdruckaufbaus ist insbesondere bei hydraulischen Bremsanlagen stark von der Temperatur der Hydraulikflüssigkeit bzw. der Komponenten der Bremsanlage abhängig.
Bei tiefen Temperaturen ist die Viskosität der Bremsflüssigkeit stark erhöht. Dies bedeutet, dass bei tiefen Temperaturen gegenüber höheren Temperaturen mit der gleichen Aufbauzeit weniger Bremsdruck an den Rädern aufgebaut wird. Die Dynamik der Regelung ist somit mit der herkömm- lichen Verfahrensweise bei tiefen Temperaturen unbefriedigend.
Erfindungsgemäss ist daher vorgesehen, dass der erste, schlupfunabhängige Puls bei Regel- beginn so lange ausgeführt wird, bis sich am schlupfenden Rad eine Bremswirkung abzeichnet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird der erste Puls dann beendet, wenn die Beschleuni- gung des Rades eine vorgegebene Schwelle unterschreitet. Der die Beschleunigung ermittelnde Differenzierer ist dabei vorzugsweise mit einer PT1-Filterung versehen, um nicht auf typische
10 Hz-Radschwingungen zu reagieren. Durch diese Lösung ist gewährleistet, dass der erste Impuls erst dann abgebrochen wird, wenn schon ausreichend Bremsdruck im Rad aufgebaut wurde. Diese Massnahme bewährt sich besonders bei tiefen Temperaturen (ca. - 10 C), da auf diese Weise der erste Impuls um den Faktor 2 bis 3 verlängert wird.
Ebenso greift diese Massnahme bei extremen Antriebsmomentenvorgaben durch den Fahrer ("Powerstart" auf #-Split-Fahrbahnen) und sorgt auch in diesem Fall für eine Traktionsverbesserung.
Zusätzlich oder alternativ zu der oben genannten Lösung ist zur Verbesserung der Traktion insbesondere bei tiefen Temperaturen vorgesehen, nach die dem ersten Impuls folgende Brems- kraftaufbaupulse abhängig vom erfassten Schlupf zu verlängern. Je grösser der Schlupf, desto grösser ist die Druckstufe. Diese Massnahme ist derart abzustimmen, dass auch bei warmer
<Desc/Clms Page number 3>
Hydraulik keine Komfortnachteile durch zu grosse Druckstufen auftreten. Daher wird sie nur im Anfahrbereich eingesetzt. Sobald das übertragbare Antriebsmoment am High-Rad erreicht ist, wird auf eine herkömmliche, aus dem Stand der Technik bekannte Drucksteuerung umgeschaltet.
Ebenso erfolgt die Umschaltung, wenn das Fahrzeug eine Mindestgeschwindigkeitsschwelle über- schreitet, d. h. sich in Bewegung setzt. Ferner erfolgt die Umschaltung während eines Regelvor- gangs dann, wenn das Fahrzeug während der Regelung beschleunigt. Dabei wird der schlupf- abhängige Bremskraftaufbau vorzugsweise bei Beginn des Regelzyklus, beim erstmaligem Brems- kraftaufbau zu Regelzwecken vorgenommen, während weitere Bremskraftaufbauphasen in dem- selben Regelzyklus nach einer anderen Vorgehensweise durchgeführt werden.
Die erste Massnahme der Verlängerung des ersten Pulses hat bei warmer Hydraulik keine Komfortnachteile, da der Impuls früher abgebrochen wird, wenn die Temperatur sich erhöht.
Zusammenfassend ist daher festzustellen, dass durch die Anwendung einer oder beider Massnahmen die Traktion bei tiefen Temperaturen wesentlich verbessert wird, ohne dass die Trak- tion bei höheren Temperaturen beeinträchtigt wird.
Im Flussdiagramm nach Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführung der erfindungsgemässen Lösung beschrieben, bei der beide oben genannten Massnahmen eingesetzt werden. Dieses Flussdiagramm skizziert ein Programm des Mikrocomputers 16 der Steuereinheit 10.
Das skizzierte Programm wird bei Erkennen einer Antriebsschlupfregelsituation eingeleitet und während der Dauer dieser Regelung zu vorgegebenen Zeitpunkten durchlaufen. Für jedes schlupfende Rad ist dabei eine entsprechendes Programm vorgesehen.
Nach Beginn des Programms wird im ersten Schritt 100 ein Bremskraft aufbauender Ansteuer- puls ausgesendet. Danach wird im Schritt 102 auf der Basis der Radgeschwindigkeit des schlup- fenden Rads die Radbeschleunigung ermittelt. Im darauf folgenden Abfrageschritt 104 wird diese Radbeschleunigung überprüft, ob sie eine vorbestimmte Schwelle bo unterschritten hat. Dies zeigt an, dass durch den im Schritt 104 gestartete Aufbaupuls eine nennenswerte Bremswirkung erreicht wurde. Hat die Radbeschleunigung die Schwelle gemäss Schritt 104 nicht unterschritten, wird mit Schritt 100 der Puls aufrecht erhalten.
Die Schritte 100 bis 104 beschreiben die Massnahme, bei Regelbeginn einen ersten Bremskraft aufbauenden Puls auszugeben, der erst dann abgebrochen wird, wenn das schlupfende Rad wieder verzögert, d. h. wenn so viel Bremskraft aufgebaut ist, dass sich eine Bremswirkung am Radverhalten zeigt. Neben der Ermittlung der Radbeschleunigung und Überwachung der Radbeschleunigung zur Ermittlung des Auftretens einer Bremswirkung wird in anderen Ausführungsbeispielen diese Tatsache aus dem Verhalten der Radgeschwindigkeit selbst oder im Vergleich mit einer Referenzgrösse ermittelt. Eine weitere Alternative besteht darin, dass der Radbremsdruck (gemessen oder geschätzt) mit einem Schwellwert verglichen wird, der sicher eine Bremswirkung ergibt.
Hat Schritt 104 ergeben, dass an dem schlupfenden Rad eine Bremswirkung aufgetreten ist, so wird gemäss Schritt 106 der Bremskraftaufbaupuls beendet. Zu diesem Zeitpunkt wurde also an der betrachteten Radbremse so viel Druck aufgebaut, dass unabhängig von der herrschenden Tempe- ratur die Bremsbacken anliegen und auf das Rad eine Bremswirkung ausüben. Nach Schritt 106 wird im Schritt 108 auf der Basis der Radgeschwindigkeit der Schlupf des Rades berechnet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel erfolgt dies auf der Basis einer Referenzgrösse sowie der Geschwindigkeit des Rades, wobei der aktuelle Schlupfwert die Differenz zwischen der aktuellen Geschwindigkeit und einem aus der Referenzgrösse abgeleiteten Schlupfgrenzwert ist.
Nach Berechnen des Schlupfes wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel im nachfolgenden Abfrage- schritt 110 überprüft, ob das System sich im Anfahrbereich befindet. Dies erfolgt anhand der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, wobei der Anfahrbereich vom normalen Fahrbereich durch eine Geschwindigkeitsschwelle abgegrenzt ist. Ferner kann bei einer Betriebssituation auf einer #-Split-Fahrbahn der Anfahrbereich dadurch abgegrenzt werden, dass er dann vorliegt, wenn das übertragbare Antnebsmoment am High-Rad erstmals erreicht ist. Dem Anfahrbereich gleich zu setzen ist eine Betriebssituation während der Antriebsschlupfregelung, wenn nach Beginn der Regelung das Fahrzeug nicht mehr verzögert, sondem erstmals wieder beschleunigt. Liegt der Anfahrbereich nicht vor, wird gemäss Schritt 112 z.
B. gemäss dem eingangsgenannten Stand der Technik der Bremskraftauf- bzw.-abbau derart vorgenommen, dass mit jedem Puls eine im wesent- lichen gleiche Druckänderung stattfindet. Nach Schritt 112 wird im Schritt 114 überprüft, ob das Regelende erreicht ist. Dies erfolgt im bevorzugten Ausführungsbeispiel durch eine Druckschwelle,
<Desc/Clms Page number 4>
wobei das Regelende als erreicht betrachtet wird, wenn der Druck im betrachteten Rad, der aus den Auf- und Abbauimpulsen abgeschätzt wird, einen minimalen Grenzwert unterschritten hat. Ist das Regelende erreicht, wird der Programmteil beendet, andernfalls mit Schritt 108 weitergeführt.
Hat Schritt 110 ergeben, dass sich das Fahrzeug im Anfahrbereich befindet, so wird zum Bremsdruckaufbau und in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel auch zum Bremskraftabbau eine gegenüber Schritt 112 andere Strategie verfolgt. Im Schritt 116, der auf den Schritt 110 folgt, wird überprüft, ob aufgrund des berechneten Schlupfes des Rades ein Bremskraftaufbau gewünscht ist. Ist dies der Fall, wird gemäss Schritt 118 die Ansteuerzeit TAUF für die Ventil- anordnung zum Druckaufbau beispielsweise aus einer Tabelle oder einer Kennlinie abhängig vom erfassten Schlupf bestimmt und ausgegeben. Wird gemäss Schritt 116 kein Bremskraftaufbau gewünscht, wird im darauffolgenden Schritt 120 überprüft ob Bremskraft abgebaut werden soll.
Ist dies der Fall, wird im Schritt 122 in einem Ausführungsbeispiel die Ansteuerzeit TAB für die Ventil- anordnung zum Druckabbau ebenfalls auf der Basis des berechneten Schlupfes aus einer vorbestimmten Tabelle ermittelt. Soll der Druck konstant gehalten werden, d. h. soll kein Abbau erfolgen, so wird wie nach Schritt 118 und 122 direkt mit Schritt 114 fortgefahren.
Die Zuordnung der Ansteuerzeiten abhängig vom erfassten Schlupf ist so abzustimmen, dass sowohl bei warmer als auch bei kalter Hydraulik ein befriedigendes Traktionsverhalten vorliegt.
Dabei kann es sein, dass sich bei kalter Hydraulik geringe Traktionsnachteile im Vergleich zur optimalen Abstimmung ergeben.
In Fig.3 ist die Wirkungsweise der in Fig. 2 beschriebenen Lösung anhand von Signalverläufen dargestellt. Dabei zeigt Fig.3a den Verlauf der Radgeschwindigkeit VRAD sowie der Bezugsgrösse (gestrichelt), Fig.3b den Verlauf der Aufbaupulse und der Abbaupulse (gestrichelt) sowie Fig.3c den Verlauf des Raddrucks PRAD.
Zum Zeitpunkt To tritt in einer Anfahrsituation ein überhöhter Schlupf eines Antriebsrades auf.
Dies führt nach Überschreiten der Schlupfschwelle zum Zeitpunkt T, zum ersten Puls (Füllpuls), der zum Zeitpunkt T2, wenn die Radbeschleunigung eine Schwelle unterschreitet, abgebrochen wird. Analog dazu findet zwischen dem Zeitpunkt T1 und T2 ein Druckaufbau statt. Ab dem Zeit- punkt T2 wird der weitere Aufbaupuls nach Massgabe des erfassten Schlupfwertes bestimmt Der Aufbaupuls hat eine Länge vom Zeitpunkt T2 zum Zeitpunkt T3. Entsprechend findet dort ein Druck- aufbau statt, während bis zum Zeitpunkt T4 der Druck konstant gehalten wird. Zum Zeitpunkt T4 wird auf Druckabbau erkannt, was einen vom Schlupfwert abhängigen Druckabbaupuls der Länge T5-T4 zur Folge hat. Der Raddruck wird zwischen den Zeitpunkten T4 und T5 entsprechend abgebaut. Danach wird der Anfahrbereich verlassen. Zum Zeitpunkt T6 nimmt der Schlupf des
Rades wieder zu.
Da sich das System nicht mehr im Anfahrbereich befindet, werden Aufbaupulse ausgegeben, welche gleiche Druckänderungsstufen nach sich ziehen (vergleiche Zeitpunkt T6 bis T7). Zum Zeitpunkt T7 wird auf Druckabbau erkannt, was zu mehreren Druckabbaupulsen führt, die den Druck schliesslich in gleichen Druckstufen zum Zeitpunkt T8 auf Null absteuern.
Neben der Anwendung bei einer hydraulischen Bremsanlage mit ABS, ASR und/oder FDR-
Funktion sowie entsprechenden pneumatischen Bremsanlagen wird die dargestellte erfindungs- gemässe Vorgehensweise auch bei elektrisch gesteuerten Bremsanlagen im Rahmen der Antriebs- schlupfregelung eingesetzt.
Die Verlängerung des Füllpulses sowie die entsprechenden Gestaltungen der Aufbau- und gegebenenfalls Abbaupulse werden in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gemeinsam ange- wendet. In anderen Ausführungen wird entweder die eine oder die andere Vorgehensweise zur
Traktionsverbesserung bei tiefen Temperaturen genutzt.
**WARNUNG** Ende DESC Feld kannt Anfang CLMS uberlappen**.