DE10116755A1

DE10116755A1 - Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Bremsdruckaufbaus bei Vollbremsung auf Hochreibwert

Info

Publication number: DE10116755A1
Application number: DE10116755A
Authority: DE
Inventors: Steffen Luh; Anthony Dollet
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2001-03-15
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2002-09-19
Also published as: DE50200965D1

Abstract

Ein Verfahren zur Steuerung oder Regelung des Bremsdruckaufbaus bei Vollbremsung auf Hochreibwert, das für eine fremdbremsfähige Bremsanlage mit Blockierschutzregelung vorgesehen ist und bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder und der momentane Reibwert ermittelt und zur Steuerung oder Regelung des Bremsdruckes ausgewertet werden, umfasst folgende Schritte: DOLLAR A - Erkennen einer Vollbrems- oder Notbremssituation, DOLLAR A - schneller Bremsdruckaufbau zu Beginn des Bremsvorgangs, DOLLAR A - Vergleichen des Radschlupfes und der Radverzögerung oder der gefilterten Radverzögerung mit vorgegebenen Grenzwerten und DOLLAR A - Verringerung des Bremsdruckaufbaugradienten bzw. Übergang zu einem verminderten Bremsdruckaufbaugradienten unmittelbar vor dem Erreichen des Blockierdruckniveaus, nämlich beim Überschreiten der für den Radschlupf und für die Radverzögerung vorgegebenen Grenzwerte. DOLLAR A Durch diese Maßnahmen wird eine bessere Ausnutzung der durch die dynamische Achslastverlagerung erhöhten Radaufstandskraft erreicht.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Bremsdruckaufbaus bei Vollbremsung auf Hochreibwert, für eine fremdbremsfähige Bremsanlage mit Blo ckierschutzregelung, wobei das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder und der momentane Reibwert und/oder die Fahrbahn situation ermittelt oder abgeschätzt und zur Steuerung und/oder Regelung des Bremsdruckes ausgewertet werden.

Zukünftige "X-By-Wire"-Systeme (Brake-By-Wire-Bremssysteme), wie elektrohydraulische (EHB) oder elektromechanische Bremssys teme (EMB) etc., verfügen systembedingt über Druck- und/oder Kraftsensoren an den Radbremskreisen. Mit Hilfe der durch sol che Sensoren gewonnen Informationen lassen sich im Vergleich zu den bei herkömmlichen Systemen zur Verfügung stehenden Messgrö ßen und Informationen besser angepasste Druckaufbauprofile er zielen.

Gerade der erstmalige Druckaufbau, der Einstieg in eine ABS- Regelung und die Ausregelung der ersten Radblockierneigung ver dienen besondere Beachtung. Mit heutigen ABS-Reglern sind beim ersten Bremsantritt oft ein zu tiefer Schlupfeinlauf der ein zelnen Räder und außerdem aufgrund eines verzögerten Druckab baus eine zu lange andauernde Phase im instabilen Bereich zu beobachten. Die Folge ist, dass das Radaufstandskraftmaximum nicht immer zum Erzielen einer erhöhten Bremskraftwirkung genutzt werden kann, wodurch letztendlich wertvoller Bremsweg verschenkt wird.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Druckaufbaustrategie in solchen Systemen zu verbessern.

Es hat sich herausgestellt, dass diese Aufgabe durch das im beigefügten Anspruch 1 beschriebene Verfahren gelöst werden kann, dessen Besonderheit in der Abfolge der folgenden Schritte besteht:

- Erkennen einer Vollbrems- oder Notbremssituation,
- schneller Bremsdruckaufbau zu Beginn des Bremsvorgangs,
- Vergleichen des Radschlupfes und der Radverzögerung oder der gefilterten Radverzögerung mit vorgegebenen Grenzwer ten und
- Verringerung des Bremsdruckaufbaugradienten bzw. Übergang zu einem verminderten Bremsdruckaufbaugradienten unmittel bar vor dem Erreichen des Blockierdruckniveaus, d. h. beim Überschreiten der für den Radschlupf und für die Radverzö gerung vorgegebenen Grenzwerte.

Die Unteransprüche haben besonders vorteilhafte Ausführungsbei spiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand.

Die beigefügten Abbildungen dienen zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen in Form von Dia grammen

Bild 1 den Verlauf der Radaufstandskräfte,

Bild 2 den Verlauf der Radgeschwindigkeiten und der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit,

Bild 3 die Druckaufbaustrategie und

Bild 4 die Bremskraft über dem Radschlupf mit der Radauf standskraft als Parameter.

Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse und Überlegungen zugrunde:
Als Folge der hohen Fahrzeugverzögerung im Fall einer Notbrem sung ergibt sich eine erhebliche dynamische Achslastverlagerung von der Hinterachse auf die Vorderachse. Da dieser Vorgang mit einem recht ausgeprägten und reproduzierbaren Einschwingverhal ten abläuft, kann dadurch mit einer optimierten Drucksteuerung bzw. Druckregelung ein deutlicher Gewinn an Bremsleistung er zielt werden.

Durch die "X-By-Wire"-Systeme (Brake-By-Wire) oder auch andere fremdbremsfähige Anlagen wird nun die Möglichkeit eröffnet, weitgehend unabhängig von der direkten Bremsanforderung durch den Fahrer den ersten Druckaufbau zu gestalten.

Dieser Druckaufbau kann mit der nachfolgend beschriebenen Kon tur derart geschickt gewählt werden, dass der oben genannten dynamischen Achslastverlagerung des Fahrzeugs optimal Rechnung getragen wird.

Aus Simulationen und Versuchsreihen wurde herausgefunden, dass ein schneller Druckaufbau bis zum Erreichen des Blockierdruckes (bspw. innerhalb von nur 100 ms) nicht zu optimalen Bremsergeb nissen führt, da das Fahrzeug den Einfederungsvorgang noch nicht abgeschlossen hat. In der Regel benötigen Fahrzeuge ca. 300 ms bis zum Erreichen der maximalen Radaufstandskraft an den Vorderrädern.

In Bild 1 ist der Verlauf Radaufstandskräfte in einer beispiel haften Situation dargestellt.

Ein zu steiler Druckaufbau bewirkt, dass die Vorderräder deut lich vor dem Erreichen des Radaufstandskraftmaximums an die Blockiergrenze gebracht werden. Somit erfolgt ein Druckabbau bereits auf sehr niedrigem Druckniveau, da sich der Blockier druck nahezu linear mit der Radaufstandskraft erhöht. Die Folge ist, dass sich das Rad in einem Arbeitspunkt befindet, der durch niedrige Radaufstandskräfte und große Schlupfwerte cha rakterisiert ist. In Bild 2 ist der Verlauf Radgeschwindigkei ten in der herkömmlichen Weise und bei Anwendung des erfin dungsgemäßen Verfahrens (d. h. mit und ohne gesteuerter Regel strategie) wiedergegeben.

Daraus folgt die Erkenntnis, dass ein möglichst schneller Druckaufbau (sogenannte BA- bzw. Bremsassistenz-Funktion) zu Beginn der Bremsung erfolgen muss, ohne dass die Vorderräder bereits mit dem vollen Druckaufbaugradienten zum Blockieren ge bracht werden, d. h. unmittelbar vor dem Erreichen des Blockier druckniveaus sollte ein Druckanstieg mit einem vermindertem Gradienten erfolgen. Die Berechnung dieses Gradienten ist ab hängig von dem Raddrehverhalten, dessen Bewertung mit Hilfe des Schlupfes und der gefilterten Radverzögerung erfolgt.

Das Erreichen des Blockierdruckniveaus wird über die Auswertung der gemittelten Drücke an der Vorderachse, der Schlupfbewertung (bspw. < 5% Schlupf und eine Schlupfintegral-Betrachtung) und der gefilterten Radverzögerungen (bspw. < -1,6 g) detektiert. Die erfindungsgemäße Strategie des Druck-/Kraftaufbaus veran schaulicht Bild 3.

Es wird erreicht, dass sich das Fahrzeuggewicht schon weitge hend auf die Vorderachse verlagert hat, so dass dementsprechend das Rad in einem Arbeitspunkt betrieben wird, der sich durch einen stabilen Schlupfbereich bei hohen Radaufstandkräften aus zeichnet. Bei optimalem Timing werden die Vorderräder zum Blockieren gebracht, bevor die Radaufstandskraft ihr Maximum er reicht. Dieser Zustand ist anzustreben, da sich ansonsten bei einer späteren Blockade der Vorderräder am Punkt der maximalen Radaufstandskraft ein starker Mitkopplungseffekt einstellt, der sich dadurch äußert, dass die µ-Schlupf-Kuppe des Reifens genau in diesem Punkt überschritten wird, wenn das maximale Gewicht auf dem Reifen lastet. Somit wird bei einer jetzt anstehenden Radblockade nicht nur die Kuppe überschritten, sondern auch der Reifen in einem Arbeitsbereich mit deutlich weniger zu übertra gender Radaufstandkraft überführt (vgl. Bild 4). Die sich erge bende starke Blockierneigung des Reifens verlangt eine extreme Druckentlastung und eine sich damit ergebende Längsverzöge rungsschwankung. Die Regelstrategie verlangt daher einen Kom promiss, der sich zwischen den beschriebenen Extremfällen be findet.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird also, wie Bild 3 zu entnehmen ist, als Folge der Verringerung des Bremsdruckaufbau gradienten zum Zeitpunkt t₀ (t₀ bezeichnet den Übergang zu dem verminderten Bremsdruckaufbaugradienten) und des weiteren Ver laufs des Bremsdruckgradienten in Abhängigkeit vom dem Raddreh verhalten bis zum Erreichen des Blockierdruckniveaus - im Ver gleich zu einer herkömmlichen Blockierschutzregelung - eine Verzögerung des Bremsdruckaufbaus erreicht. Die Erhöhung der Radaufstandskraft durch die dynamische Achslastverlagerung wirkt sich zum Einsatzzeitpunkt der Blockierschutzregelung aus. Der regelungsbedingte Bremsdruckabbau setzt später ein, das Blockierdruckniveau liegt höher, der Bremsweg wird dadurch kür zer.

Zur Schätzung der dynamischen Achslastschwankung während des ersten Einnickens des Fahrzeugs dank der neuen X-By-Wire Druck- /Kraftsensorik ist folgendes zu beachten:
Die zuvor beschriebenen Druckmodulationsmechanismen erfordern Kenntnisse über die einzelnen dynamischen Radaufstandskräfte während des ersten Fahrzeugeinnickens. Bei handelsüblichen Fahrwerken geht man von weitgehend konstanten Radaufstands kraft-Verläufen aus, wenn das Fahrzeug auf Hochreibwert hart angebremst wird (hard brake apply).

Den Fahrbahnreibwert erkennt man an dem ohne Blockierneigung erreichten Druckwert.

Das harte Antreten erkennt man am Gradienten des vom Fahrer be tätigten Bremspedals mit Hilfe der Bremspedalsensorik (bspw. Pedalweg, Pedaldruck).

Zusammenfassend ist festzuhalten:
Das Besondere des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die Ausnut zung der Raddruck-/kraftinformation in Kombination mit einer fremdbremsfähigen Betriebsbremsanlage (X-by-Wire) in dem Zusam menhang mit der Druck-/Kraftaufbaustrategie.

Ausgenutzt wird die Dynamik der vorhandenen, fremdbremsfähigen Betriebsbremsanlage beim Betätigen des Bremspedals bzw. Erken nen einer Notsituation (Bremsassistenten-Eingriff → Vollbrem sung) auf Hochreibwert, d. h. maximaler Solldruck- bzw. - kraftaufbau zu Beginn der Bremsung, dann ein dem Fahrzeug ange passter abgeschwächter definierter geregelter (oder gesteuer ter) Solldruck- bzw. Sollkraftverlauf, um die sich bis zum Ma ximum steigernde Radaufstandskraft (siehe Bild 1) optimal zu nutzen, ohne das Rad in zu großen Schlupf zu bringen und letzt endlich damit Bremsweg zu verschenken. Die Radaufstandskraft ist als ein Maß für die an dem Fahrzeug übertragbare Bremskraft anzusehen.

Der angepasste geregelte/gesteuerte Verlauf der Bremskraft-/ Bremsdruckvorgabe ist abhängig von:

a) dem Radverhalten (Schlupf → optimales Schlupfband, der Rad verzögerung),
b) der Reibwertschätzung der Fahrbahn (Einbindung der Raddruck information),
c) einem evtl. mitlaufenden Fahrzeugmodell (gespeist durch Fahrwerksmesssignale).

Claims

1. Verfahren zur Steuerung und/oder Regelung des Bremsdruck aufbaus bei Vollbremsung auf Hochreibwert, für eine fremd bremsfähige Bremsanlage mit Blockierschutzregelung, wobei das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder und der mo mentane Reibwert und/oder die Fahrbahnsituation ermittelt oder abgeschätzt und zur Steuerung und/oder Regelung des Bremsdruckes ausgewertet werden, gekennzeichnet durch die Schritte:

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Erkennen der Vollbrems- oder Notbremssituation die Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit und/oder -geschwin digkeitsänderung ausgewertet werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Grenzwert für den Radschlupf ein Schlupf in der Größenordnung von < 3% bis < 7%, insbesondere < 5%, vor gegeben wird.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Grenzwert für die gefil terte Radverzögerung ein Wert in der Größenordnung von "< -1,2 g" bis "< -2,5 g", insbesondere "< -1,6 g", vorge geben wird.

5. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der verminderte Bremsdruck aufbaugradient bis zum Einsetzen der Blockierschutzrege lung in Abhängigkeit von dem Radverhalten, insbesondere von dem Radschlupf und von der gefilterten Radverzögerung, derart bemessen wird, dass die vorgegebenen Grenzwerte des Radschlupfes und der gefilterten Beschleunigung annähernd erhalten bleiben, d. h. innerhalb eines vorgegebenen Tole ranzbereiches liegen.