DE10116755A1 - Brake pressure build-up control process involves detecting brake situation, rapid build-up at beginning of braking and comparison of wheel slip and deceleration with preset values - Google Patents
Brake pressure build-up control process involves detecting brake situation, rapid build-up at beginning of braking and comparison of wheel slip and deceleration with preset valuesInfo
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Abstract
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.The invention relates to a method for control and / or regulation of the brake pressure build-up on full braking High friction, for an external brake system with block Control of anti-seizure, whereby the turning behavior of the individual Vehicle wheels and the current coefficient of friction and / or the road situation determined or estimated and for control and / or Regulation of the brake pressure can be evaluated.
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.Future "X-By-Wire" systems (Brake-By-Wire brake systems), such as electro-hydraulic (EMS) or electromechanical brake systems teme (EMB) etc., have system and pressure and / or Force sensors on the wheel brake circuits. With the help of sol sensors obtained information can be compared to the measurement size available with conventional systems and information on better-adapted pressure build-up profiles aim.
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.Especially the first pressure build-up, the entry into an ABS Regulation and the regulation of the first wheel locking tendency ver serve special attention. With today's ABS regulators first brake application often a too deep slip in the one individual wheels and also due to a delayed pressure build up too long a phase in the unstable area observe. The result is that the wheel contact force maximum not always used to achieve an increased braking force effect can ultimately become valuable braking distance is given away.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Druckaufbaustrategie in solchen Systemen zu verbessern.The present invention is therefore based on the object to improve the pressure build-up strategy in such systems.
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:
It has been found that this object can be achieved by the method described in appended claim 1, the special feature of which is the sequence of the following steps:
- - Erkennen einer Vollbrems- oder Notbremssituation,- detection of a full braking or emergency braking situation,
- - schneller Bremsdruckaufbau zu Beginn des Bremsvorgangs,- quick brake pressure build-up at the beginning of the braking process,
- - Vergleichen des Radschlupfes und der Radverzögerung oder der gefilterten Radverzögerung mit vorgegebenen Grenzwer ten und- Compare wheel slip and wheel deceleration or the filtered wheel deceleration with predefined limit values ten and
- - 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.- Reduction of the brake pressure build-up gradient or transition to a reduced brake pressure build-up gradient immediately bar before the blocking pressure level is reached, d. H. at the Exceeding those for the wheel slip and for the wheel deceleration specified limits.
Die Unteransprüche haben besonders vorteilhafte Ausführungsbei spiele des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Gegenstand.The subclaims have particularly advantageous embodiments games of the method according to the subject.
Die beigefügten Abbildungen dienen zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen in Form von Dia grammenThe attached pictures are for illustration and detailed explanation of the invention. It show in the form of slide programs
Bild 1 den Verlauf der Radaufstandskräfte, Figure 1 shows the course of the wheel contact forces,
Bild 2 den Verlauf der Radgeschwindigkeiten und der Fahrzeug- Referenzgeschwindigkeit, Figure 2 shows the course of the wheel speeds and the vehicle reference speed,
Bild 3 die Druckaufbaustrategie und Image 3 the pressure build-up strategy and
Bild 4 die Bremskraft über dem Radschlupf mit der Radauf standskraft als Parameter. Figure 4 shows the braking force over the wheel slip with the wheel contact force as a 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.The invention is based on the following findings and considerations:
As a result of the high vehicle deceleration in the event of an emergency braking, there is a considerable dynamic shift in axle load from the rear axle to the front axle. Since this process takes place with a very pronounced and reproducible Einschwingverhal th, it can be achieved with an optimized pressure control or pressure control, a significant gain in braking performance.
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.Through the "X-By-Wire" systems (Brake-By-Wire) or others systems with external braking capability are now opened largely independent of the direct braking request the driver to design the first pressure build-up.
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.This pressure build-up can with the Kon described below be chosen so skillfully that the above dynamic axle load shifting of the vehicle will be carried.
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.It was found from simulations and test series that a rapid pressure build-up until the blocking pressure is reached (e.g. within only 100 ms) not to optimal braking results nissen leads, because the vehicle is still the compression process has not completed. As a rule, vehicles need approx. 300 ms until the maximum wheel contact force is reached Front wheels.
In Bild 1 ist der Verlauf Radaufstandskräfte in einer beispiel haften Situation dargestellt. Figure 1 shows the course of wheel contact forces in an exemplary situation.
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.If the pressure builds up too steeply, the front wheels are brought to the blocking limit well before the wheel contact force maximum is reached. Thus, a pressure reduction takes place at a very low pressure level, since the locking pressure increases almost linearly with the wheel contact force. The result is that the wheel is at a working point that is characterized by low wheel contact forces and high slip values. Figure 2 shows the course of wheel speeds in the conventional manner and when using the method according to the invention (ie with and without a controlled control strategy).
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.From this follows the realization that one is as quick as possible Pressure build-up (so-called BA or braking assistance function) too Start of braking must be done without the front wheels already with the full pressure build-up gradient to block ge are brought, d. H. immediately before reaching the blocking pressure levels should be a pressure rise with a decreased Gradients. The calculation of this gradient is off depending on the wheel turning behavior, the evaluation of which with the help of Slip and the filtered wheel deceleration occurs.
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.Reaching the blocking pressure level is detected by evaluating the averaged pressures on the front axle, the slip evaluation (e.g. <5% slip and a slip integral analysis) and the filtered wheel decelerations (e.g. <-1.6 g). The strategy of pressure / force build-up according to the invention is illustrated in Figure 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.It is achieved that the vehicle weight has largely shifted to the front axle, so that the wheel is operated accordingly at a working point that is characterized by a stable slip range with high wheel contact forces. With optimal timing, the front wheels are locked before the wheel contact force reaches its maximum. This condition should be aimed at, because otherwise the front wheels will later block at the point of maximum wheel contact force, which will result in a strong positive feedback effect, which is manifested by the fact that the µ-slip crest of the tire is exceeded at this point when the maximum weight is applied the tire weighs. This means that if a wheel blockage is now pending, not only will the hill be exceeded, but the tire will also be transferred in a work area with significantly less wheel contact force to be transmitted (see Fig . 4). The resulting strong tendency of the tire to lock requires extreme pressure relief and the resulting longitudinal deceleration fluctuation. The control strategy therefore requires a compromise between the extreme cases described.
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.By the method according to the invention, as can be seen in Figure 3, as a result of the reduction in the brake pressure gradient at time t 0 (t 0 denotes the transition to the reduced brake pressure build-up gradient) and the further course of the brake pressure gradient depending on the wheel rotation behavior to reach the blocking pressure level - compared to a conventional anti-lock control - a delay in the build-up of brake pressure is achieved. The increase in the wheel contact force due to the dynamic axle load shift has an effect at the time of the anti-lock control system. The control-related reduction in brake pressure starts later, the blocking pressure level is higher, and the braking distance is reduced.
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).To estimate the dynamic axle load fluctuation during the first nodding of the vehicle thanks to the new X-By-Wire pressure / force sensors, the following must be observed:
The pressure modulation mechanisms described above require knowledge of the individual dynamic wheel contact forces during the first vehicle pitch. With commercially available undercarriages, it is assumed that the wheel contact force curves are largely constant if the vehicle is braked hard to its high friction (hard brake apply).
Den Fahrbahnreibwert erkennt man an dem ohne Blockierneigung erreichten Druckwert.The road surface friction value can be recognized by the without tendency to lock reached pressure value.
Das harte Antreten erkennt man am Gradienten des vom Fahrer be tätigten Bremspedals mit Hilfe der Bremspedalsensorik (bspw. Pedalweg, Pedaldruck).The hard start can be recognized by the gradient of the driver actuated brake pedals with the help of the brake pedal sensors (e.g. Pedal travel, pedal pressure).
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.To summarize:
The special feature of the method according to the invention is the utilization of the wheel pressure / force information in combination with an external brake capable service brake system (X-by-wire) in connection with the pressure / force build-up strategy.
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.The dynamics of the existing service brake system capable of external braking are used when the brake pedal is pressed or an emergency situation is detected (brake assist intervention → full braking) to a high friction value, i.e. maximum setpoint pressure or force build-up at the start of braking, then a weakened adjustment adapted to the vehicle Defined, regulated (or controlled) setpoint pressure or setpoint force curve in order to make optimal use of the wheel contact force that increases up to the maximum (see Figure 1), without causing the wheel to slip too much and finally wasting away the braking distance. The wheel contact force is to be regarded as a measure of the braking force that can be transmitted to the vehicle.
Der angepasste geregelte/gesteuerte Verlauf der Bremskraft-/
Bremsdruckvorgabe ist abhängig von:
The adjusted regulated / controlled course of the brake force / brake pressure specification depends on:
- a) dem Radverhalten (Schlupf → optimales Schlupfband, der Rad verzögerung),a) the wheel behavior (slip → optimal slip band, the wheel delay),
- b) der Reibwertschätzung der Fahrbahn (Einbindung der Raddruck information),b) the friction value estimation of the road (integration of the wheel pressure information),
- c) einem evtl. mitlaufenden Fahrzeugmodell (gespeist durch Fahrwerksmesssignale).c) a possibly running vehicle model (fed by Wheel alignment signals).
Claims (5)
- - 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.
- - detection of a full braking or emergency braking situation,
- - rapid brake pressure build-up at the beginning of the braking process,
- - Compare the wheel slip and the wheel deceleration or the filtered wheel deceleration with predetermined limit values and
- - Reduction of the brake pressure build-up gradient or transition to a reduced brake pressure build-up gradient immediately bar before reaching the blocking pressure level, ie when the limit values specified for the wheel slip and for the wheel deceleration are exceeded.
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