DE102006003389A1

DE102006003389A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln einer Radbremse

Info

Publication number: DE102006003389A1
Application number: DE200610003389
Authority: DE
Inventors: Andreas Feigl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2006-01-24
Filing date: 2006-01-24
Publication date: 2007-08-02

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Radbremse (6, 7), insbesondere einer elektromechanischen Radbremse für Kraftfahrzeuge. Das an der Bremse (6, 7) ausgeübte Bremsmoment kann auch bei schwankendem Reibwert (µ) konstant gehalten werden, wenn unmittelbar die Radverzögerung geregelt wird und hierzu eine Soll-Verzögerung (dn/dtsoll) für wenigstens ein Rad (7) und eine zugehörige Ist-Verzögerung (dn/dt) bestimmt und die Radverzögerung (dn/dtist) mittels eines Reglers (5) auf den Sollwert (dn/dtsoll) geregelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln einer Radbremse gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine entsprechende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 7.

Bekannte Fahrzeugbremsen umfassen ein Reibglied, das mittels eines Aktuators gegen ein abzubremsendes Element, wie z.B. eine Bremsscheibe gedrückt wird. Beim Bremsen wird ein Bremsmoment erzeugt, das vom aktuellen Reibwert zwischen Reibglied und Bremsscheibe abhängig ist. Der Reibwert ist in der Praxis nicht konstant, sondern hängt von verschiedenen Umgebungsbedingungen, wie z.B. Nässe, Schmutz, Rost, Temperatur (Fading), etc. ab. Die tatsächliche Bremswirkung kann daher je nach Zustand erheblich schwanken.

Um das an der Bremse wirkende Bremsmoment zu bestimmen, verwenden bekannte elektromechanische Bremsen überwiegend Normalkraftsensoren, die die an der Bremse wirkende Klemmkraft in Normalrichtung (senkrecht auf die Bremsscheibe) messen. Aus der Normalkraft kann in Verbindung mit anderen Parametern das Bremsmoment abgeschätzt werden. Wegen der zuvor erwähnten Varianz des Reibwertes als auch des Reibradius ist diese Abschätzung fehlerbehaftet. Es ist daher nur bedingt möglich, das Bremsverhalten einer Radbremse zu regeln.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Regeln einer Radbremse zu schaffen, mit dem bzw. der die Bremskraft bzw. das Bremsmoment einer Radbremse exakter geregelt werden kann.

Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 7 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Ein wesentlicher Aspekt der Erfindung besteht darin, die tatsächliche Radverzögerung zu messen und im Rahmen einer Regelung unmittelbar zu regeln. Die Radverzögerung bildet dabei die eigentliche Regelgröße. Die direkte Regelung der Radverzögerung hat den wesentlichen Vorteil, dass der Fahrerbremswunsch wesentlich genauer und stetiger umgesetzt werden kann.

Eine erfindungsgemäße Regelanordnung umfasst somit einen Regler, dem eine Soll-Verzögerung und eine Ist-Verzögerung für wenigstens ein Rad zugeführt wird und der eine von der Regelabweichung abhängige Stellgröße für den Aktuator der Bremsanlage, wie z.B. einen Elektromotor oder eine Hydraulikpumpe erzeugt.

Die aktuelle Verzögerung der einzelnen Räder wird vorzugsweise mittels Rad-Drehzahlsensoren gemessen bzw. aus den Signalen der Rad-Drehzahlsensoren berechnet. Die meisten modernen Fahrzeuge, die mit einem Fahrdynamikregelungssystem ausgestattet sind, umfassen ohnehin Rad-Drehzahlsensoren, die zu diesem Zweck verwendet werden können.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst eine erfindungsgemäße Bremsanlage einen Pedalwertgeber, der eine den Fahrer-Bremswunsch repräsentierende Größe erzeugt. Dieses Signal bildet die Sollverzögerung für das Gesamt-Fahrzeug. Die Bremsanlage umfasst ferner eine Elektronik, wie z.B. einem Steuergerät, die den Fahrer-Bremswunsch in Soll- Verzögerungen für die einzelnen Räder des Fahrzeugs umrechnet, eine Sensorik zum Messen der einzelnen Ist-Verzögerungen, und den Regler, dem die Sollwerte als auch die gemessenen Istwerte für die Radverzögerung zugeführt werden.

Bei der Berechnung der Soll-Verzögerungen für die einzelnen Räder wird vorzugsweise der aktuelle Lenkwinkel (oder eine proportionale Größe) berücksichtigt. Dies hat folgenden Grund: Bei einer Kurvenfahrt legt das kurvenäußere Rad immer einen längeren Weg zurück als das kurveninnere Rad und besitzt somit eine größere Umfangsgeschwindigkeit. Die Sollverzögerung für das kurvenäußere Rad sollte daher stets entsprechend größer sein als die Sollverzögerung für das kurveninnere Rad, da es sonst zu einem Giermoment um die Hochachse kommt, welches das Fahrzeug auf einen kleineren Kurvenradius führen könnte, als beabsichtigt.

Neben der Messung der einzelnen Radverzögerungen wird vorzugsweise auch die Fahrzeugverzögerung, z.B. mittels eines Beschleunigungssensors, bestimmt. Aus der Fahrzeugverzögerung kann beispielsweise eine Radverzögerung berechnet werden, anhand derer die gemessenen Radverzögerungen plausibilisiert werden können. Dies ist insbesondere in Fahrsituationen hilfreich, in denen die Radverzögerung nicht erfasst werden kann, da das Rad beispielsweise blockiert bzw. einen zu hohen Schlupf aufweist. In diesem Fall werden die aus der Raddrehzahl-Erfassung berechneten Radverzögerungen vorzugsweise ignoriert und die Regelung auf Grundlage der Fahrzeugverzögerung durchgeführt.

Die erfindungsgemäße Regelung der Radverzögerung kann auch im Rahmen eines Fahrdynamikregelungssystems, wie z.B. ESP oder ABS, genutzt werden. In diesem Fall ist die Regelung der Radverzögerung dem Fahrdynamikregler untergeordnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung einer Kfz-Bremsanlage mit einer Regeleinrichtung zum Regeln der einzelnen Radverzögerungen;
2 ein Flussdiagramm zur Darstellung der wesentlichen Verfahrensschritte bei einer Regelung der einzelnen Radverzögerungen; und
3 eine Grafik zur Darstellung der unterschiedlichen Radverzögerungen bei Bremsanlagen mit Regelung der Radverzögerung und Bremsanlagen mit Regelung der Zuspannkraft.
1 zeigt eine schematische Blockdarstellung einer elektromechanischen Bremsanlage, bei der die Radverzögerung direkt geregelt wird. Die Bremsanlage umfasst ein Fuß-Bremspedal 1 mit einem Pedalwertgeber 2 (Sollwertgeber), der den Fahrer-Bremswunsch erfasst und in eine entsprechende elektrische Größe a_Fzg wandelt. Diese Größe a_Fzg bildet gleichzeitig den Sollwert für die Fahrzeug-Verzögerung.
Eine Elektronik 3, wie z.B. ein Steuergerät, berechnet aus der Größe a_Fzg jeweils Sollverzögerungen dn/dt_soll für die einzelnen Räder 7 des Fahrzeugs. Dabei berücksichtigt die Elektronik 3 insbesondere den aktuellen Lenkwinkel δ_L des Fahrzeugs. Im Falle einer Kurvenfahrt wird wegen der größeren Umfangsgeschwindigkeit des kurvenäußeren Rades die Sollverzöge rung für dieses Rad entsprechend größer gewählt als für das kurveninnere Rad.
Die einzelnen Soll-Verzögerungen dn/dt_soll werden einem Regler 5 zugeführt, der die Radverzögerung dn/dt der einzelnen Räder 7 regelt. Das Stellglied der Regelung bildet ein Aktuator 6, der je nach Art der Bremse z. B. ein Stellmotor oder eine Hydraulikpumpe sein kann. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist hier nur ein einziger Regelkreis für ein Rad 7 dargestellt. Für die übrigen Räder gilt entsprechendes.
Zur Messung der Ist-Verzögerungen dn/dt sind mehrere Rad-Drehzahlsensoren 8 vorgesehen, deren Signale dem Regler 5 über einen Rückkoppelpfad 9 zugeführt und in entsprechende Verzögerungswerte dn/dt umgerechnet werden. Der Regler 4 kann somit die Rad-Verzögerungen dn/dt auf den zugehörigen Sollwert dn/dt_soll regeln.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Regler 5 Bestandteil eines separaten Steuergeräts 4. Die Einheiten 3 und 4 können aber auch als ein einziges Steuergerät realisiert sein.
2 zeigt die wesentlichen Verfahrensschritte bei einer Regelung der Radverzögerung. Dabei wird in Schritt 20 zunächst eine den Fahrer-Bremswunsch repräsentierende Größe a_Fzg erzeugt (mittels des Sollwertgebers 2). Die Größe a_Fzg wird dann in Schritt 21 in eine Sollverzögerung für die einzelnen Räder 7 umgerechnet. Die Soll-Verzögerungen für die einzelnen Räder werden zusammen mit den aktuell gemessenen Radverzögerungen dn/dt einem Regler 5 zugeführt, der in Schritt 22 eine von der Regelabweichung abhängige Stellgröße erzeugt. Die tatsächliche Radverzögerung der einzelnen Räder 7 wird lau fend gemessen (Schritt 23) und an den Eingang des Reglers 5 zurückgekoppelt.
3 zeigt den Verlauf einiger Kenngrößen bei einem Bremsvorgang. Dabei repräsentiert die Kennlinie 30 den Fahrerwunsch, wie z.B. den Bremspedaldruck während einer Bremsung. Die Kennlinie 31 zeigt die Radverzögerung dn/dt im Falle einer Verzögerungs-Regelung und die Kennlinie 32 die Radverzögerung dn/dt bei einem herkömmlichen Bremssystem bzw. einem Bremssystem mit Regelung der Zuspannkraft. Die Kennlinie 33 gibt den Verlauf des Reibwerts μ über der Zeit an.
Wie zu erkennen ist, sinkt der Reibwert μ (Kennlinie 33) nach einiger Zeit, z.B. aufgrund einer Überhitzung der Bremse, auf einen niedrigeren Wert. Bei herkömmlichen Bremssystemen sinkt die Radverzögerung dn/dt ebenfalls entsprechend ab (siehe Kennlinie 32). Bei einer Regelung der Radverzögerung, wie sie vorstehend bezüglich der 1 und 2 beschrieben wurde, kann dieser Effekt dagegen kompensiert werden. Die Radverzögerung dn/dt bleibt konstant, wie an der Kennlinie 31 zu erkennen ist.

Claims

Verfahren zum Regeln der Bremskraft einer Radbremse (6, 7), insbesondere einer Kfz-Radbremse, dadurch gekennzeichnet, dass eine Soll-Verzögerung (dn/dt_soll) und eine Ist-Verzögerung (dn/dt) für wenigstens ein Rad (7) bestimmt und die Radverzögerung (dn/dt) mittels eines Reglers (5) geregelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Kfz-Radbremse eine den Fahrer-Bremswunsch repräsentierende Größe (a_Fzg) erzeugt und in Soll-Verzögerungen (dn/dt_soll) für die einzelnen Räder (7) des Fahrzeugs umgerechnet wird, und die einzelnen Soll-Verzögerungen (dn/dt_soll) dem Regler (5) als Sollwerte zugeführt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aktuelle Lenkwinkel (δ_L) des Fahrzeugs gemessen und die einzelnen Soll-Verzögerungen (dn/dt_soll) unter Berücksichtigung des Lenkwinkels (δ_L) bestimmt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktuelle Radverzögerung (dn/dt) der einzelnen Räder (7) mittels Raddrehzahlsensoren (8) gemessen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeugverzögerung sensorisch bestimmt und daraus eine Radverzögerung (dn/dt) berechnet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Rad-Drehzahlsensoren (8) gemessenen Radverzögerungen (dn/dt) anhand einer gemessenen Fahrzeugverzögerung (a_Fzg) plausibilisiert werden.
Vorrichtung zum Regeln der Bremskraft einer Radbremse (6, 7), insbesondere einer Kfz-Bremse, gekennzeichnet durch, – einen Sollwertgeber (2), der eine den Fahrer-Bremswunsch repräsentierende Größe (a_Fzg) ausgibt, – eine Einheit (3), die aus der vom Sollwertgeber (2) erzeugten Größe (a_Fzg) Radverzögerungs-Sollwerte (dn/dt_soll) für die einzelnen Räder (7) bestimmt, – eine Sensorik (8) zum Messen der Radverzögerung, und – einen Regler (5), der die Radverzögerung (dn/dt) auf den Sollwert (dn/dt_soll) regelt.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik zum Messen der Radverzögerung wenigstens einen Rad-Drehzahlsensor (8) umfasst.