DE10004183A1 - Bremsanlage und Verfahren zu deren Betrieb - Google Patents

Bremsanlage und Verfahren zu deren Betrieb

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine blockiergeschützte Bremsanlage zur Fahrstabilitäts- und/oder Antriebsschlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Bremsanlage, die einen durch den Fahrer und/oder durch eine Fremdbremseinrichtung (14) betätigbaren Bremsdruckgeber (1), ein zwischen dem Bremsdruckgeber (1) und die Radbremsen (2, 3, 4, 5) geschaltetes Hydroaggregat (6) zur radindividuellen Bremsdruckmodulation an den Radbremsen und eine Steuereinrichtung (7) zur Ansteuerung des Hydroaggregats (6) und/oder der Fremdbremseinrichtung (14) in Abhängigkeit der durch Sensoren erfaßten Betriebs- und Fahrzustandsgrößen enthält. Um eine ordnungsgemäße Funktion der Fremdbremseinrichtung bei allen Temperaturwerten zu gewährleisten, können die Ansteuerparameter der Fremdbremseinrichtung (14) in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur angepaßt werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine blockiergeschützte Bremsanlage zur Fahrstabilitäts- und/oder Antriebsschlupfregelung, ins­ besondere für Kraftfahrzeuge, und ein Verfahren zum Betrieb einer derartigen Bremsanlage, die einen durch den Fahrer und/oder durch eine Fremdbremseinrichtung betätigbaren Bremsdruckgeber, ein zwischen dem Bremsdruckgeber und die Radbremsen geschaltetes Hydroaggregat zur radindividuellen Bremsdruckmodulation an den Radbremsen und eine Steuerein­ richtung zur Ansteuerung des Hydroaggregats und/oder der Fremdbremseinrichtung in Abhängigkeit von den durch Senso­ ren erfaßten Betriebs- und Fahrzustandsgrößen enthält.
Eine derartige Bremsanlage ist z. B. aus der EP 0 770 012 B1 bekannt. Dort ist ein mit einem zusätzlichen Magnetventil ausgestatteter Bremskraftverstärker (aktiver Booster) be­ schrieben, der eine vom Fahrer unabhängige Einstellung des Bremsdruckes durch elektrische Ansteuerung ermöglicht. Da­ durch kann u. a. ein sogenannter Bremsassistent (BA) reali­ siert werden, der in der Lage ist, Notbremssituationen zu erkennen und bei Bedarf durch elektrische Ansteuerung auto­ matisch eine maximal erforderliche Bremskraftunterstützung aufzubauen.
Ein elektrisch ansteuerbarer Bremskraftverstärker ist al­ lerdings nicht nur für einen Bremsassistenten, sondern auch für ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP) oder In­ telligent Cruise Control (ICC) verwendbar. Bei einem ESP- Eingriff wird der elektrisch ansteuerbare Bremskraftver­ stärker dazu benutzt, einen schnellen Bremsdruckaufbau si­ cherzustellen, der für die Stabilisierung erforderlich ist. Bei einem ICC-Eingriff kann durch entsprechende Fremdan­ steuerung des Bremskraftverstärker eine dosierte automati­ sche Bremsung zur Beibehaltung eines erforderlichen Sicher­ heitsabstandes zum Vordermann durchgeführt werden.
Bei herkömmlichen Bremsanlagen dieser Art ergibt sich al­ lerdings die Problematik, daß sich die Auslöseparameter ei­ ner Fremdbremseinrichtung in Abhängigkeit von der Umge­ bungstemperatur verändern können. Eine Bremsassistenten­ funktion kann z. B. aktiviert werden, wenn ein ermittelter Druckgradient einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt. Bei niedrigen Temperaturen (T < 10°C) können jedoch so gro­ ße Staudrücke im Bremssystem entstehen, daß der Druckgra­ dient bei einer Normalbetätigung die Auslöseschwelle für die Betätigung des Bremsassistenten überschreiten kann.
Die Auslösung eines Bremsassistenten kann aber auch über einen Wegsensor erfolgen, aus dessen Signalen die Geschwin­ digkeit der Bremspedalbetätigung abgeleitet wird. Wird durch Vergleich der ermittelten Betätigungsgeschwindigkeit mit einer vorgegebenen Geschwindigkeitsschwelle eine Not­ bremssituation erkannt, wird das Magnetventil zum Aufbau einer maximalen Hilfskraft des Verstärkers angesteuert. Es kann jedoch sein, daß diese Geschwindigkeitsschwelle bei niedrigen Temperaturen nur schwer zu erreichen ist.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bremsanlage und ein Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage zu schaffen, die bei allen Temperaturen eine ordnungsgemäße Funktion der Fremdbremseinrichtung ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. In den abhängigen Pa­ tentansprüchen sind zweckmäßige Ausführungsformen und vor­ teilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.
Die Erfindung sieht vor, daß die Ansteuerparameter der Fremdbremseinrichtung in Abhängigkeit von der Umgebungstem­ peratur angepaßt werden. Dadurch kann die Funktionalität, die Systemdynamik und/oder das Geräuschverhalten optimiert werden.
Da bei niedriger Temperatur die Viskosität der Bremsflüs­ sigkeit exponentiell ansteigt, wirkt sich dies auf die Steifigkeit des Bremssystems aus. Dies kann anhand des Druckgradienten gemessen werden, der dann ein Maß für die Umgebungstemperatur darstellt. Aus dem erfaßten Druckgra­ dienten bei einer vorgegebenen elektrischen Ansteuerung der Fremdbremseinrichtung kann daher in einer besonders zweck­ mäßigen Ausführung auf die Umgebungstemperatur geschlossen und z. B. die Auslöseschwelle der Fremdbremseinrichtung ent­ sprechend angepaßt werden.
Zur Erfassung des Druckgradienten können die Signale eines den Hauptbremszylinderdruck überwachenden Drucksensors ver­ wendet werden, der bei Bremsanlagen mit elektronischem Sta­ bilitätsprogramm (ESP) standardmäßig enthalten ist. Bei Bremsanlagen mit ESP-System sind daher keine zusätzlichen Sensoren erforderlich.
Zur Anpassung der Ansteuerparameter für die Fremdbremsein­ richtung könnten aber auch die Signale eines gesonderten oder im Fahrzeug ohnehin vorgesehenen Temperatursensors zur Erfassung der Umgebungstemperatur genutzt werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung kann die Mes­ sung des Druckgradienten während einer z. B. nach dem Zün­ dungsneustart durchgeführten Überprüfung der Bremsanlage erfolgen, bei der der Elektromagnet im Bremskraftverstärker mit einem rampenförmig ansteigenden Strom oder einem an­ steigenden Pulsweitenverhältnis angesteuert und der zur Er­ reichung eines vorgegebenen Drucks (z. B. 5 bar) erforderli­ che Maximalstromwert Imax bzw. die maximale Pulsbreite PWMmax ermittelt wird. Eine derartige Überprüfung wird z. B. bei Fahrzeugen mit ESP-System und Booster-Vorladung nach jedem Zündungsneustart durchgeführt.
Die Genauigkeit der Temperaturerkennung läßt sich in vor­ teilhafter Weise dadurch verbessern, daß ein Produkt aus dem erfaßten Druckgradient und dem Maximalstromwert Imax oder der maximalen Pulsbreite PWMmax gebildet wird. Anhand dieses Produktes kann besonders im interessanten, unteren Temperaturbereich mit einer relativ hohen Genauigkeit auf die Umgebungstemperatur geschlossen werden. Eine an die Um­ gebungstemperatur angepaßte Ansteuerung der Fremdbremsein­ richtung kann so ohne gesonderte Sensorik unter Ausnutzung der ohnehin vorhandenen Sensoren erreicht werden. Die Tem­ peraturanpassung kann z. B. dadurch erfolgen, daß bei nied­ rigen Temperaturen die Druckgradientenschwelle zur Auslö­ sung der Fremdbremseinrichtung angehoben oder die Schwelle für die Geschwindigkeit der Bremspedalbetätigung zur Auslö­ sung einer Bremsassistentenfunktion herabgesetzt wird.
Eine derartige Anpassung wird zweckmäßigerweise nach dem Zündungsneustart durchgeführt. Zur Berücksichtigung von Temperaturveränderungen während des Fahrbetriebs könnte ei­ ne Überprüfung auch z. B. nach einem Stop wiederholt werden.
Weitere Besonderheiten und Vorzüge der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei­ spiels anhand der Zeichnung. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Kraftfahr­ zeug-Bremsanlage und
Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung einer Temperaturer­ kennung durch einen Prüfpuls bei einer Überprü­ fung des Bremssystems.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Kraftfahrzeug Brem­ sanlage besteht im wesentlichen aus einem durch den Fahrer betätigbaren und/oder elektrisch ansteuerbaren Bremsdruck­ geber 1, einem zwischen dem Bremsdruckgeber 1 und den Rad­ bremsen 2, 3, 4 und 5 geschalteten Hydroaggregat 6 zu einer bei Bedarf radselektiven Bremsdruckmodulation an den Rad­ bremsen und einer Steuereinrichtung 7 zur elektrischen An­ steuerung des Hydroaggregats 6 und/oder des Bremsdruckge­ bers 1 in Abhängigkeit der durch Sensoren erfaßten Be­ triebs- und Fahrzustandsgrößen.
Der durch den Fahrer mittels eines Bremspedals 8 betätigba­ re Bremsdruckgeber 1 besteht aus einem beispielsweise pneu­ matischen Bremskraftverstärker 9, dem ein vorzugsweise als Tandemhauptzylinder ausgebildeter Hauptbremszylinder 10 nachgeschaltet ist. Die nicht im einzelnen dargestellten Druckräume des Hauptbremszylinders 10 sind mit einem Druck­ mittelvorratsbehälter 11 verbindbar. Das Bremspedal 8 ist mit einer Betätigungsstange 12 zur Betätigung eines Steuer­ ventils 13 gekoppelt, das den Aufbau eines pneumatischen Diffenzdrucks im Gehäuse des Unterdruck-Bremskraft­ verstärkers steuert. Ein durch Steuersignale der elektroni­ schen Steuereinrichtung 7 ansteuerbarer Elektromagnet 14 ermöglicht eine von der Betätigung des Bremspedals 8 unab­ hängige Fremdbetätigung des Steuerventils 13.
Ein mit dem Bremspedal 8 in Wirkverbindung stehender Brems­ lichtschalter 15 ermöglicht die Erkennung einer Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 9 durch den Fahrer oder durch ei­ ne Betätigung des Elektromagneten 14. Bei einer Fremdbetä­ tigung des Bremskraftverstärkers 9 wird das Bremspedal 8 mitgeführt und so der Bremslichtschalter 15 umgesteuert. Eine durch den Fahrer eingeleitete Betätigung des Brems­ kraftverstärkers 9 kann durch den Einsatz eines Löseschal­ ters 16 erkannt werden.
Die in der Fig. 1 dargestellte Bremsanlage weist zwei iden­ tisch aufgebaute Bremskreise I, II auf, so daß die folgende Beschreibung eines Bremskreises auch auf den anderen zu­ trifft.
Das zwischen die beiden Druckausgänge des Hauptbremszylin­ ders 10 und die zu den Radbremsen 2, 3, 4 und 5 führenden Hydraulikleitungen geschaltete Hydroaggregat 6 weist ein Motor-Pumpen-Aggregat auf, das aus einer durch einen nicht gezeigten Elektromotor angetriebenen hydraulischen Rückför­ derpumpe 17 besteht, deren Saugseite über ein erstes Rück­ schlagventil 18 sowie ein elektromagnetisch betätigbares Schaltventil 19 an einen der beiden Druckräume des Haupt­ bremszylinders 10 angeschlossen ist. Von der Druckseite der Rückförderpumpe 17 strömt das Druckmittel über ein zweites Rückschlagventil 20 und eine Dämpfungskammer 21 zu einem hydraulischen Knotenpunkt 22. An diesen angeschlossen ist sowohl ein zum ersten Radbremszylinder 2 führender Lei­ tungsabschnitt 23 als auch ein zum zweiten Radbremszylinder 3 führender Leitungsabschnitt 24. Eine hydraulische Leitung 25 verbindet die Druckseite der Rückförderpumpe 17 mit dem Tandemhauptzylinder 10. Außerdem ist zwischen dem Knoten­ punkt 22 und dem Hauptbremszylinder 10 ein vorzugsweise elektromagnetisch betätigbares Trennventil 26 geschaltet, dem sowohl ein drittes Rückschlagventil 27 als auch ein Druckbegrenzungsventil 28 parallelgeschaltet sind. Zur Mo­ dulation des im ersten Radbremszylinder 2 eingesteuerten Drucks dienen eine Parallelschaltung eines Einlaßventils 29 mit einem vierten Rückschlagventil 30 sowie ein Auslaßven­ til 31, wobei die erwähnte Parallelschaltung im Leitungsab­ schnitt 23 eingefügt ist und das Auslaßventil 31 zum Zwecke eines Radbremsdruckabbaus eine Verbindung zwischen dem er­ sten Radbremszylinder 2 und einem Niederdruckspeicher 32 ermöglicht, der über ein fünftes Rückschlagventil 33 mit der Saugseite der Rückförderpumpe 17 verbunden ist.
Um in dem zum betrachteten Bremskreis I gehörenden zweiten Radbremszylinder 3 analog zum Radbremszylinder 2 den darin eingesteuerten hydraulischen Druck regulieren zu können, sind eine zweite Parallelschaltung eines zweiten Einlaßven­ tils 34 mit einem sechsten Rückschlagventil 35 sowie ein zweites Auslaßventil 36 vorgesehen, wobei die erwähnte Par­ allelschaltung im Leitungsabschnitt 24 eingefügt ist und das Auslaßventil 36 zum Zwecke eines Radbremsdruckabbaus eine Verbindung zwischen dem zweiten Radbremszylinder 38 und dem Niederdruckspeicher 32 herstellt.
Die Funktionsweise des Hydroaggregats 6 ist in der eingangs genannten EP 077 012 B1 ausführlich offenbart. Auf die dor­ tige Beschreibung wird daher ausdrücklich Bezug genommen.
Um die im Hauptbremszylinder 10 eingeleiteten Druckänderun­ gen zu erfassen, sind in beiden Bremskreisen I, II Mittel zur Erfassung der Hauptbremszylinderdrücke vorgesehen, die vorzugsweise durch an den ersten und den zweiten Bremskreis I, II angeschlossene Drucksensoren 37 bzw. 38 gebildet sind, deren Ausgangssignale zusammen mit weiteren Signalen von Sensoren 39 bis 42, die z. B. Informationen über den Lenkwinkel (δ), die Raddrehzahlen (ωR), sowie die Fahrzeu­ greaktion, wie z. B. die Gierrate () oder die Querbe­ schleunigung (aq) darstellen, der elektronischen Steuerein­ richtung 7 zugeführt werden.
Um eine ordnungsgemäße Funktion der Bremsanlage bei allen Temperaturbedingungen zu gewährleisten, können die Ansteu­ erparameter für die Fremdbremseinrichtung, wie z. B. die Auslöseschwelle zur Aktivierung einer Bremsassistentenfunk­ tion, an die vorliegenden Temperaturverhältnisse angepaßt werden. Hierzu wird während einer nach dem Zündungsneustart durchgeführten Bremsanlagenüberprüfung, bei der eine An­ steuerung des Elektromagnets 14 durch einen in Fig. 1 ge­ zeigten Prüfpuls mit rampenförmig ansteigendem Strom und eine Erfassung des zur Erreichung eines vorgegebenen Drucks erforderlichen Maximalstromwerts Imax erfolgt, auch der Druckgradient erfaßt. Durch den Prüfpuls läßt sich über das Produkt aus Druckgradient und Maximalstromwert Imax auf die Umgebungstemperatur schließen.
Fig. 2 zeigt ein Diagramm, in dem der Zusammenhang zwischen der Umgebungstemperatur und dem Produkt aus Druckgradienten und Maximalstromwert dargestellt ist. Es ist ersichtlich, daß das erwähnte Produkt mit abnehmender Temperatur expo­ nentiell ansteigt, so daß aus dem erwähnten Produkt beson­ ders im interessanten unteren Temperaturbereich mit relativ hoher Genauigkeit auf die Umgebungstemperatur geschlossen werden kann.
Auf der Grundlage des ermittelten Produkts kann dann z. B. die Druckgradientenschwelle für die Auslösung einer Fremd­ bremsung oder die Schwelle für die Betätigungsgeschwindig­ keit des Bremspedals zur Auslösung einer Bremsassistenten­ funktion angepaßt werden.

Claims (11)

1. Verfahren zum Betrieb einer blockiergeschützten Brem­ sanlage zur Fahrstabilitäts- und/oder Antriebsschlupf­ regelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die einen durch den Fahrer und/oder durch eine Fremd­ bremseinrichtung (14) betätigbaren Bremsdruckgeber (1),
ein zwischen dem Bremsdruckgeber (1) und die Radbrem­ sen (2, 3, 4, 5) geschaltetes Hydroaggregat (6) zur radindividuellen Bremsdruckmodulation an den Radbrem­ sen und
eine Steuereinrichtung (7) zur Ansteuerung des Hy­ droaggregats (6) und/oder der Fremdbremseinrichtung (14) in Abhängigkeit der durch Sensoren erfaßten Be­ triebs- und Fahrzustandsgrößen enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Ansteuerparameter der Fremdbremseinrichtung (14) in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur angepaßt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Ansteuerparameter der Fremdbremsein richtung (14) anhand des ermittelten Druckgradienten bei einer vorgegebenen Ansteuerung der Fremdbremsein­ richtung (14) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Druckgradienten bei einer Über­ prüfung der Bremsanlage erfolgt, bei der die Fremdbrem­ seinrichtung (14) mit einem ansteigenden Strom ange­ steuert und der zur Erreichung eines vorgegebenen Drucks erforderliche Maximalstromwert Imax ermittelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Druckgradienten bei einer Überprü­ fung der Bremsanlage erfolgt, bei der die Fremdbrem­ seinrichtung (14) mit einem ansteigenden Pulsweiten­ verhältnis angesteuert und die zur Erreichung eines vorgegebenen Drucks erforderliche maximale Pulsbreite PWMmax ermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Ansteuerparameter auf der Grundlage des Produktes aus dem erfaßten Druckgradient und dem Maximalstromwert Imax erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung der Ansteuerparameter auf der Grundlage des Produktes aus dem erfaßten Druckgradient und der maximalen Pulsbreite PWMmax erfolgt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckgradient über mindestens einen den Hauptbremszylinderdruck erfassenden Druck­ sensor (37, 38) ermittelt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung nach dem Zündungs­ neustart durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerparameter eine Druck­ gradientenschwelle und/oder eine Schwelle für die Be­ tätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals umfassen.
10. Blockiergeschützte Bremsanlage zur Fahrstabilitäts- und/oder Antriebsschlupfregelung, insbesondere für Kraftfahrzeuge, die
einen durch den Fahrer und/oder durch eine Fremd­ bremseinrichtung (14) betätigbaren Bremsdruckgeber (1),
ein zwischen dem Bremsdruckgeber (1) und die Radbrem­ sen (2, 3, 4, 5) geschaltetes Hydroaggregat (6) zur radindividuellen Bremsdruckmodulation an den Radbrem­ sen und
eine Steuereinrichtung (7) zur Ansteuerung des Hy­ droaggregats (6) und/oder der Fremdbremseinrichtung (14) in Abhängigkeit der durch Sensoren erfaßten Be­ triebs- und Fahrzustandsgrößen enthält,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Steuereinrichtung (7) eine Einrichtung zur Anpas­ sung der Ansteuerparameter der Fremdbremseinrichtung (14) in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur auf­ weist.
11. Bremsanlage nach Anspruch 10 dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdbremseinrichtung ein elektrisch betätig­ bares Magnetventil (14) zur Steuerung der Verstärkung des Bremskraftverstärkers (9) umfaßt.
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