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Die
vorliegende Erfindung betrifft einer Verfahren zum Betrieb einer
Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem Betriebsmodus
mit einer Vorbefüllung
zur zumindest teilweisen Überwindung
eines Lüftspiels
einer oder mehrerer Radbremsen vor einer erwarteten Betätigung eines
Bremspedals, wobei eine Betätigung
des Bremspedals bei bestimmten Stellungen und/oder Gradienten der
Betätigung
vom Bedieneinrichtungen, insbesondere eines Gaspedals, des Kraftfahrzeuges
erwartet wird. Die vorliegende Erfindung betrifft des Weiteren eine
Vorrichtung, insbesondere Steuergerät wie ein Computerprogramm
zur Durchführung
des Programms.
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Aus
der
DE 10 2004 030 464 ist
ein Verfahren zur elektronischen Bremsregelung bekannt, bei der
das Lüftspiel
durch eine Vorbefüllung
der servohydraulischen Bremsanlagen überwunden wird, wenn das Gaspedal
mit einem Gradienten zurückgenommen
wird, der einen Mindestgradienten übersteigt. Dabei wird davon
ausgegangen, dass ein Fahrer, zum Beispiel in einer Notsituation,
schlagartig das Gaspedal zurücknehmen
wird und die Vorbefüllung
in dieser Situation aktiviert wird.
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Das
aus dem Stand der Technik bekannte Verfahren gestattet die Überwindung
des Lüftspiels durch
eine Vorbefüllung
der Bremsanlage nur, wenn das Gaspedal durch den Fahrer schlagartig
zurückgenommen
wird. Dies ist in der Regel nur in einer Notsituation gewährleistet.
Bei einer so genannten sportlichen oder dynamischen Fahrweise, bei
der ein häufiger
Wechsel zwischen Beschleunigung durch Betätigung des Gaspedals und Verzögerung durch Betätigung des
Bremspedals erfolgt und bei der das Gaspedal in der Regel nicht
schlagweise zurückgenommen
wird, findet demzufolge keine Überwindung des
Luftspieles der Betriebsbremse statt. Dies wird durch den Fahrer
des Kraftfahrzeuges in Form eines verzögerten Ansprechens der Betriebsbremse
wahrgenommen.
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Offenbarung der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren, eine Vorrichtung
sowie ein Computerprogramm bereitzustellen, die eine Überwindung des
Lüftspiels
der Radbremse auch außerhalb
von Gefahrensituationen bietet.
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Dieses
Problem wird gelöst
durch ein Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges
mit mindestens einem Betriebsmodus mit einer Vorbefüllung zur
zumindest teilweisen Überwindung
eines Lüftspiels
einer oder mehrerer Radbremsen vor einer erwarteten Betätigung des
Bremspedals, wobei eine Betätigung
des Bremspedals bei bestimmten Stellungen und/oder Gradienten der
Betätigung
von Bedieneinrichtungen, insbesondere eines Gaspedals, des Kraftfahrzeuges
erwartet wird, wobei das Verfahren einen Betriebsmodus umfasst,
bei dem der Gradient abhängig
von der Dynamik und/oder Grenzwerten der Betätigung der Bedieneinrichtungen
festgelegt wird. Der Gradient der Betätigung der Bedieneinrichtung,
insbesondere des Gaspedals, kann dabei beliebig klein werden, er
kann also im Prinzip auch Null werden. Dies hat zur Folge, dass
die Vorbefüllung
der Bremse und damit das Überwinden
des Lüftspiels
der Radbremse und somit das Anlegen der Bremsbeläge bereits bei einem beliebig
langsamen Zurücknehmen
des Gaspedals aktiviert wird. Dazu wird erfindungsgemäß ein Betriebszustand
definiert und im Betrieb erkannt sowie gegebenenfalls aktiviert,
in dem bereits das beliebig langsame Zurücknehmen des Gaspedals eine
Vorbefüllung
der Bremse bewirkt. Dieser Betriebszustand wird hier als „sportliche
Fahrweise" oder
als „dynamische
Fahrweise" bezeichnet.
Daneben kann es beliebig viele andere Betriebszustände geben,
insbesondere einen Betriebszustand „normale Fahrweise", in dem also zur Überwindung
des Lüftspiels
der Radbremse ein Mindestgradient der Zurücknahme des Gaspedals notwendig
ist, also eine Vorbefüllung
der Bremse wie im Stand der Technik nur in einer Notsituation stattfindet.
Die Abhängigkeit
des Gradienten von der Dynamik und/oder Grenzwerten der Betätigung der
Bedieneinrichtungen bedeutet, dass die Art der Betätigung,
als Betätigungsgeschwindigkeit,
Maximalwege oder Maximaldrücke über einen
bestimmten Zeitraum beobachtet und ausgewertet werden. Die Vorbefüllung der
Bremse ist also nicht mehr wie im Stand der Technik einzig und allein
von einem einmaligen Zurücknehmen
des Gaspedals mit einem Mindestgradienten abhängig, sondern von den über einen
vorbestimmten Zeitraum beobachteten Betätigungen mehrerer Bedieneinrichtungen,
insbesondere der Betätigung
des Gaspedals und des Bremspedals. Hier können aber auch weitere Betriebsparameter
des Kraftfahrzeuges, zum Beispiel Geschwindigkeit, Dynamik der Momentenanforderung
(sowohl Brems- als auch Motormoment), Maximalbeschleu nigungen sowohl
in Fahrzeuglängsrichtung
als auch in Fahrzeugquerrichtung und dergleichen berücksichtigt
werden.
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Vorzugweise
ist vorgesehen, dass in dem Betriebsmodus die Vorbefüllung aktiviert
wird, sobald die Stellung des Gaspedals auf eine geringere Momentenanforderung
verändert
wird, das Gaspedal also zurückgenommen
wird. Vorzugsweise ist weiter vorgesehen, dass der Betriebsmodus
abhängig
von der Dynamik und/oder Grenzwerten einer Fahrerwunschmomentenanforderung,
mithin also der Stellung des Gaspedals, und/oder einer Verzögerungsanforderung,
mithin also der Stellung des Bremspedals, ermittelt wird. Bei der
Fahrerwunschmomentenanforderung kann sowohl der Maximalwert der
Fahrerwunschmomentenanforderung als auch der Gradient der Veränderung
der Fahrerwunschmomentenanforderung, mit anderen Worten also die
Geschwindigkeit, mit der die Gaspedalstellung verändert, berücksichtigt
werden. Ebenso kann bei der Verzögerungsanforderung
der maximale Betätigungsweg bzw.
die maximale Betätigungskraft
als auch der Gradient der Bremspedalbetätigung berücksichtigt werden.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist es vorgesehen, dass der Betriebsmodus aktiviert wird, wenn ein
Index, der aus der Dynamik und/oder Grenzwerten der Betätigung der
Bedieneinrichtung gebildet wird, ein vorbestimmten Wert übersteigt.
Der Index wird vorzugsweise schleifenförmig ausgewertet, er wird also
dauerhaft in bestimmten Zeitabständen
oder bei Vorliegen bestimmter anderer auslösender Ereignisse, beispielsweise
nach Zurücklegen
eines bestimmten Weges oder dergleichen, ausgewertet. Vorzugsweise
ist dabei vorgesehen, dass der Index bei der schleifenförmigen Auswertung
der Betriebsparameter des Kraftfahrzeuges um einen bestimmten Wert
erhöht
wird, wenn der maximale Bremswunsch über einer oberen Schwelle liegt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen,
dass der Index bei der schleifenförmigen Auswertung der Betriebsparameter
des Kraftfahrzeuges unverändert
bleibt, wenn man der maximal Bremswunsch unter der oberen Schwelle
und über
einer unteren Schwelle liegt. Weiter vorzugsweise ist vorgesehen,
dass der Index bei der schleifenförmigen Auswertung der Betriebsparameter
des Kraftfahrzeuges um einen bestimmten Wert vermindert wird, wenn
der maximale Bremswunsche unter der unteren Schwelle liegt.
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Das
eingangs genannte Problem wird auch gelöst durch ein Computerprogramm
mit Programmcodes zur Durchführung
aller Schritte nach einem erfindungsgemäßen Verfahren, wenn das Programm an
einem Computer ausgeführt
wird. Das eingangs genannte Problem wird ebenso gelöst durch
eine Vorrichtung, insbesondere Steuergerät, mit Mitteln zum Betrieb
einer insbesondere servounterstützten oder
servobetätigten
Bremsanlage eines Kraftfahrzeuges mit mindestens einem Betriebsmodus
mit einer Vorbefüllung
zur zumindest teilweisen Überwindung
eines Lüftspiels
einer oder mehrerer Radbremsen vor einer erwarteten Betätigung eines
Bremspedals, wobei eine Betätigung
des Bremspedals bei bestimmten Stellung und/oder Gradienten der
Betätigung
von Bedieneinrichtungen, insbesondere eines Gaspedals, des Kraftfahrzeuges
erwartet wird, wobei die Vorrichtung einen Betriebsmodus umfasst,
bei dem der Gradient abhängig
von der Dynamik und/oder Grenzwerten der Betätigung der Bedieneinrichtungen
festgelegt wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Nachfolgend
wird ein Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Dabei
zeigen:
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1 eine
Skizze einer servounterstützten hydraulischen
Bremsanlage;
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2 ein
Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Ausführungsform(en)
der Erfindung
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Eine
in 1 dargestellte servounterstützte hydraulische Bremsanlage
(Radbremsanlage) 10 für Personenkraftwagen
weist einen den Radbremsen 11, 12 der Vorderachse
VA des Fahrzeugs zugeordneten Bremskreis I und einen den Radbremsen 13, 14 der
Hinterachse HA zugeordneten Bremskreis II auf. An beide Bremskreise
I und II ist eine Servodruckquelle 15 angeschlossen, welche
die zur Erzeugung von Bremskraft benötigte Energie bereitstellt. Die
Bremsanlage 10 hat also eine fremdkraftbetätigte Betriebsbremse.
Die Bremsanlage 10 umfasst auch eine muskelkraftbetätigte Hilfsbremse.
Diese weist einen durch ein Bremspedal 16 betätigbaren
Hauptbremszylinder 17 mit einem Druckmittelvorratsbehälter 18 auf.
Der Hauptbremszylinder 17 ist einkreisig ausgebildet, d.
h. er steht durch eine Leitung 19 und einem in dieser angeordneten
ersten Ventil 20 mit dem Bremskreis I in Verbindung. In
der gezeichneten Stellung des Ventils 20 wirkt daher die
Hilfsbremse nur auf die Radbremsen 11 und 12 der
Vorderachse VA. Bei wirksamer Betriebsbremse sperrt das Ventil 20 die
Verbindung zwischen dem Haupt bremszylinder und den Radbremsen 11 und 12.
Das dem Hauptbremszylinder 17 zugeordnete erste Ventil 20 ist
daher nachfolgend als Absperrventil bezeichnet.
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Die
Servodruckquelle 15 saugt Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 18 des
Hauptbremszylinders 17 an und spannt dieses auf hohem Druck
für die
Funktion der Betriebsbremse vor. Den Radbremsen 11 bis 14 während der
Funktion der Betriebsbremse entnommenes Druckmittel wird in den
Vorratsbehälter 18 zurückgeführt. Zum
Absperren des Bremskreises I gegen den Druckmittelvorratsbehälter 18 bei
wirksamer Hilfsbremse ist in einer zum Druckmittelvorratsbehälter führenden
Leitung 23 ein Absperrventil 24 angeordnet. Außerdem sind
jeder Radbremse 11 bis 14 je zwei Ventile 25 und 26 für die Bremsdruckmodulation
bei wirksamer Betriebsbremse zugeordnet.
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Die
Bremsanlage 10 ist mit einem elektronischen Steuergerät 29 ausgestattet,
an welches neben den Ventilen 20, 24, 25 und 26 ein
den Weg des Bremspedals 16 erfassender Wegsensor 30 sowie sechs
Drucksensoren 31 bis 36 angeschlossen sind, mit
denen der vom Hauptbremszylinder 17 erzeugte Druck, der
von der Servodruckquelle 15 bereitgestellte Druck sowie
die in den Radbremsen 11 bis 14 eingesteuerten
Drücke
erfassbar sind. Während
die Hilfsbremse ohne Beteiligung des Steuergeräts 29 in herkömmlicher
Weise hydraulisch arbeitet, wirkt die Betriebsbremse elektrohydraulisch,
d. h. bei Betätigung
des Bremspedals 16 durch den Fahrer des Personenkraftwagens
wird das vom Wegsensor 30 erfasste elektrische Wegsignal
und gegebenenfalls weitere elektrische Signale vom elektronischen
Steuergerät 29.
zur Steuerung der Ventile 20, 24, 25 und 26 ausgewertet,
um entsprechend dem Bremsanforderungswunsch in den Radbremsen 11 bis 14 Bremsdruck
zu erzeugen, der anhand der elektrischen Signale der Drucksensoren 31, 33 bis 36 vom Steuergerät überwacht
wird.
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Für das nachfolgende
Ausführungsbeispiel des
erfindungsgemäßen Verfahrens
wird ausgegangen von einem elektromechanischen Bremssystem, wie
dies zum Beispiel als piezohydraulische Radbremsvorrichtung aus
der
DE 198 18 156 oder
als elektrohydraulisches Bremssystem aus der
DE 195 46 647 oder als elektromechanische
Bremsvorrichtung aus der
DE
103 21 159 sowie aus der
DE
199 43 601 bekannt ist.
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Anhand
der 2 wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.
Die Funktion der elektronischen Vorbefüllung der Betriebsbremse (Electronic
Brake Prefill, EBP) überwindet
das Lüftspiel
der Radbremse durch das Anlegen der Brems beläge bereits beim Lösen des
Gaspedals. Durch die Überwindung
des Lüftspiels
wird bei einer nachfolgenden Bremspedalbetätigung die Ansprechzeit der
Radbremsanlage (Betriebsbremse) verkürzt. Dies führt zu einer kürzeren Druckaufbauzeit,
wodurch eine Verringerung des Anhaltewegs erreicht wird. Die Überwindung
des Lüftspiels
erfolgt durch das Hydraulikaggregat, wobei zum Anlegen der Bremsbeläge ein geringer
Raddruck eingestellt wird. Die Aktivierung der Vorbefüllung erfolgt
erfindungsgemäß unabhängig vom
Gaspedalgradienten, damit unabhängig
von einer möglichen
Notsituation. Dazu wird ein Betriebsmodus „sportlich" definiert. In dem sportlichen Betriebsmodus
erfolgt die Aktivierung der Vorbefüllung nicht mehr abhängig vom
Gaspedalgradienten, sondern bereits bei einer Verringerung der Momentenanforderung
durch die Gaspedalstellung, das heißt also bei einem Zurücknehmen
des Gaspedals durch den Fahrer unabhängig vom Gradienten, mit dem
das Gaspedal zurückgenommen
wird. Dazu ist es notwendig, den Betriebsmodus „sportlich" anhand der Fahrweise des Fahrers zu
erkennen. Die Fahrweise des Fahrers wird über die Dynamik der Betätigung der
Betriebsbremse als eine von mehreren Bedieneinrichtungen des Fahrers
und/oder anhand von Grenzwerten dieser Betätigung festgestellt. Es werden
also über
einen definierten Zeitraum die Bremspedalbetätigungen des Fahrers erfasst
und ausgewertet. Dazu wird der Bremswunsch des Fahrers erfasst,
zum Beispiel durch eine Erfassung von Bremsdruck und/oder Bremskraft
und/oder Pedalweg. Liegt die Höhe
des Bremswunsches über
einem Schwellwert, so wird die sportliche Fahrweise erkannt und
in den Betriebsmodus „sportlich" übergegangen. Dieses Verfahren
wird nachfolgend anhand des Ablaufdiagramms der 2 dargestellt.
Das Verfahren beginnt in Schritt 101. In Schritt 102 wird überprüft, ob der
Vordruck Pvor eine erste Schwelle Sw1 überschreitet,
Pvor > Schwelle
Sw1. Ist dies der Fall, durch die Verzweigung „J" gekennzeichnet, so wird zu Schritt 103 verzweigt,
ist dies nicht der Fall, mit der Verzweigung „N" gekennzeichnet, so wird zu Schritt 104 verzweigt.
In Schritt 103 wird geprüft, ob der Vordruck Pvor größer eines
gespeicherten Vordruckes Pvor,merk ist.
In Schritt 104 wird geprüft, ob der gespeicherte Vordruck
Pvor,merk größer Null ist. Ist der gespeicherte
Vordruck Pvor,merk größer Null in Schritt 104,
so wird zu Schritt 105 verzweigt, dies ist durch die Verzweigung „J" gekennzeichnet.
In Schritt 105 wird geprüft, ob der gespeichert Vordruck
Pvor,merk größer einer oberen Schwelle Swo ist. Ist dies der Fall, durch die Verzweigung „J" gekennzeichnet,
so wird zu Schritt 106 verzweigt. In Schritt 106 wird
ein Wert Deltaindex aus der Differenz des gespeicherten Vordrucks
abzüglich
des oberen Schwellwertes Swo gebildet, Deltaindex
= Pvor,merk – Swo.
Daraufhin wird in Schritt 107 der Index I um den Wert Deltaindex
erhöht.
Dabei wird der Index I auf einen Maximalwert des Indexes Imax begrenzt. Ergibt die Prüfung in Schritt 105,
dass der gespeicherte Vordruck Pvor,merk kleiner
als die obere Schwelle Swo, dies durch die Verzweigung „N" gekennzeichnet,
so wird in Schritt 108 verzweigt. In Schritt 108 wird
geprüft,
ob der gespeicherte Vordruck Pvor,merk kleiner
einer unteren Schwelle Swu ist. Ist dies
der Fall, durch die Verzweigung „J" gekennzeichnet, so wird in Schritt 109 verzweigt.
In Schritt 109 wird der Gesamtindex um einen konstanten
Wert verringert, wobei der Gesamtindex nach unten auf den Wert Null
begrenzt ist. Ist bei der Prüfung
in Schritt 108 der gespeicherte Vordruck Pvor,merk größer als
die untere Schwelle Swu, durch die Verzweigung „N" gekennzeichnet,
so wird in Schritt 110 verzweigt. In Schritt 110 wird
der gespeicherte Vordruck Pvor,merk auf
Null zurückgesetzt.
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Wenn
in Schritt 103 festgestellt wurde, dass der Vordruck Pvor größer dem
gespeicherten Vordruck Pvor,merk ist, dies
ist durch die Verzweigung „J" gekennzeichnet,
so wird in Schritt 111 verzweigt. In Schritt 111 wird
dem gespeicherten Vordruck Pvor,merk der
Wert des Vordruckes Pvor zugewiesen, wobei
der Wert des gespeicherten Vordruckes Pvor,merk auf
eine obere Grenze Pvor,merk,max begrenzt
wird. Anschließend wird
in Schritt 112 verzweigt. Ebenso wird von Schritt 110 in
Schritt 112 verzweigt und von Schritt 103 und Schritt 104,
falls hier die Prüfungen
in die Option „N" verzweigen, so wird
ebenfalls zu Schritt 112 verzweigt. In Schritt 112 wird
geprüft,
ob der Gesamtindex In größer einer Schwelle Swn für
den Gesamtindex ist. Ist dies der Fall, durch die Verzweigung „J" gekennzeichnet,
so wird in Schritt 113 der Betriebsmodus „sportlich" aktiviert. Ergibt
die Prüfung
in Schritt 112, dass der Gesamtindex nicht größer als die
Schwelle für
den Gesamtindex Swn ist, durch die Option „N" gekennzeichnet,
so wird in Schritt 114 der Betriebsmodus „sportlich" deaktiviert. Das
Verfahren endet in Schritt 115. Von Schritt 115 wird
in einer Schleife, gegebenenfalls mit einer Zeitverzögerung, wieder
auf Schritt 101 verzweigt.