DE102006031231B4 - Brake control system for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Bremsregelungsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem elektronischen Steuergerät, das Eingangssignale zur direkten oder indirekten Ermittlung der Radaufstandskräfte erhält und das die Aktuatoren der Bremsregelungsanlage zum Ausüben von Bremskraft auf die Räder des Kraftfahrzeugs ansteuert, wobei bei Vorliegen eines Bremsbefehls mittels des Steuergeräts das Ausmaß der Bremskraft an den Rädern entsprechend den Radaufstandskräften in der Weise eingestellt wird, dass die Bremskraft an mindestens einem Rad, dessen Aufstandskraft gegenüber anderen Rädern geringer ist, gegenüber der Bremskraft an den anderen Rädern begrenzbar oder reduzierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft an dem mindestens einen Rad mit der geringeren Aufstandkraft nur dann begrenzt oder reduziert wird, wenn diese geringere Aufstandkraft einen unteren Schwellwert unterschreitet, wobei die Bremskraftbegrenzung oder Bremskraftreduzierung nur unterhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle vorgenommen wird.Brake control system for motor vehicles with an electronic control unit which receives input signals for the direct or indirect determination of the wheel contact forces and which controls the actuators of the brake control system to exert braking force on the wheels of the motor vehicle, the extent of the braking force on the wheels when a braking command is present by means of the control unit is adjusted according to the wheel contact forces in such a way that the braking force on at least one wheel, the contact force of which is lower than that of other wheels, can be limited or reduced compared to the braking force on the other wheels, characterized in that the braking force on the at least one wheel with the lower contact force is limited or reduced only when this lower contact force falls below a lower threshold value, the braking force limitation or braking force reduction being carried out only below a predetermined vehicle speed threshold n will.
Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsregelungsanlage für Kraftfahrzeuge nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a brake control system for motor vehicles according to the preamble of claim 1.
Eine derartige Bremsregelungsanlage ist beispielsweise aus der
Aus verschiedenen Patentanmeldungen bzw. Patentschriften, so z. B. aus
Bekannt sind diese Verfahren bzw. Vorrichtungen beispielsweise unter den Namen Anfahrassistent, Bergassistent, Hillhold(er) oder Automatic Hold. Zusammenfassend werden diese Verfahren im Folgenden als automatische Feststellbremsfunktionen bezeichnet. Gemein ist allen diesen automatischen Feststellbremsfunktionen beispielsweise ein hydraulisches, mechanisches, elektrohydraulisches, elektromechanisches oder pneumatisches, elektronisch regelbares Bremssystem, mittels derer das Festhalten und die Verhinderung des Anrollens des Fahrzeuges bewerkstelligt wird. Auch sind Verfahren bekannt, bei denen das Anrollen des Fahrzeuges über das Getriebe (insbesondere Automatikgetriebe) verhindert wird. Bei all diesen Funktionen wird beispielsweise durch Betätigung des Bremspedals oder der Handbremse oder über damit in Verbindung stehende Schaltelemente bzw. auch sonstige Betätigungselemente (z. B. Schalter, Taster o. ä.) eine Aktivierung der Funktion durchgeführt; eine Deaktivierung erfolgt über die gleichen oder auch andere Hilfsmittel (wie z. B. Gaspedalstellung, Kupplungssignal, Antriebsmomentsignale des Motors o. ä. bzw. auch nach Ablauf einer definierten Haltezeit).These methods and devices are known, for example, under the names Anfahrassistent, Bergassistent, Hillhold (er) or Automatic Hold. In summary, these methods are referred to below as automatic parking brake functions. Common to all of these automatic parking brake functions is, for example, a hydraulic, mechanical, electrohydraulic, electromechanical or pneumatic, electronically controllable brake system, by means of which the vehicle is held and prevented from rolling. Methods are also known in which the vehicle is prevented from rolling via the transmission (in particular automatic transmission). In all of these functions, the function is activated, for example, by actuating the brake pedal or the handbrake or via associated switching elements or other actuating elements (e.g. switches, buttons, etc.); Deactivation takes place using the same or other aids (such as accelerator pedal position, clutch signal, drive torque signals of the engine or the like, or even after a defined holding time has elapsed).
Wichtige weitere benötigte Hilfsmittel, Steuersignale oder Schaltmittel für die Darstellung der Funktionen sind beispielsweise meist ein oder mehrere Geschwindigkeitssignale für die Erkennung des Fahrzeugstillstands, mechanische, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren (ebenso sind prinzipiell auch elektro-hydraulische, elektro-pneumatische oder elektrische Aktuatoren denkbar) in den Radbremsen bzw. in den Zuleitungen zu den Radbremsen, über die Bremswirkung auf- und abgebaut bzw. zumindest temporär gehalten werden kann (z. B. Steuer-/Regelventile integriert in Form einer vorhanden Steuer- oder Regeleinrichtung, beispielsweise ABS-, ASC- /ASR-, DSC-/ESP-/EHB-System), gegebenenfalls auch Längsbeschleunigungs- oder Neigungssensoren, mittels derer die Fahrbahnlängsneigung ermittelt und daraus die erforderliche Bremskraft für sicheren Stillstand des Fahrzeugs und das für die Fahrbahnneigung benötigte Anfahrmoment bestimmt werden können und ein bzw. mehrere Drucksensoren, mit deren Hilfe der Bremsdruck bzw. das aufgebrachte Bremsmoment an der bzw. den Radbremsen ermittelt werden kann.Other important aids, control signals or switching devices required for displaying the functions are, for example, usually one or more speed signals for recognizing the vehicle standstill, mechanical, pneumatic or hydraulic actuators (electro-hydraulic, electro-pneumatic or electrical actuators are also conceivable in principle) in the wheel brakes or in the supply lines to the wheel brakes, via which the braking effect can be built up and dismantled or at least temporarily held (e.g. control / regulating valves integrated in the form of an existing control or regulating device, e.g. ABS, ASC / ASR, DSC / ESP / EHB system), if necessary also longitudinal acceleration or inclination sensors, by means of which the longitudinal inclination of the roadway can be determined and the braking force required for a safe standstill of the vehicle and the starting torque required for the roadway inclination can be determined and a or several pressure sensors, with the help of which the brake pressure or the applied braking torque can be determined at the wheel brake or brakes.
Es ist Aufgabe der Erfindung, mittels einer weiter verbesserten Bremsregelungsanlage die Sicherheit beim Fahren und Bremsen insbesondere auf geneigter Fahrbahn zu erhöhen.It is the object of the invention to use a further improved brake control system to increase safety when driving and braking, in particular on an inclined roadway.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 und 4 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this object is achieved by the features of claims 1 and 4. Advantageous further developments of the invention are the subjects of the dependent claims.
Die erfindungsgemäße Bremsregelungsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem elektronischen Steuergerät, das Eingangssignale zur direkten oder indirekten Ermittlung der Radaufstandskräfte erhält und das die Aktuatoren der Bremsregelungsanlage zum Ausüben von Bremskraft auf die Räder des Kraftfahrzeugs ansteuert, stellt bei Vorliegen eines Bremsbefehls mittels des Steuergeräts das Ausmaß der Bremskraft an den Rädern entsprechend den Radaufstandskräften in der Weise ein, dass die Bremskraft an mindestens einem Rad, dessen Aufstandskraft gegenüber anderen Rädern geringer ist, gegenüber der Bremskraft an den anderen Rädern begrenzbar oder reduzierbar ist.The brake control system according to the invention for motor vehicles with an electronic control unit, which receives input signals for direct or indirect determination of the wheel contact forces and which controls the actuators of the brake control system to apply braking force to the wheels of the motor vehicle, sets the amount of braking force by means of the control unit when a braking command is present the wheels in accordance with the wheel contact forces in such a way that the braking force on at least one wheel, the contact force of which is lower than that of other wheels, can be limited or reduced compared to the braking force on the other wheels.
Die Erfindung umfasst eine Beeinflussung der Bremskraft bei Vorwärtsfahrt, bei Rückwärtsfahrt und auch im Stand, insbesondere bei geneigter Fahrbahn.The invention includes influencing the braking force when driving forwards, when driving backwards and also when stationary, in particular when the roadway is inclined.
Vorzugsweise wird die Bremskraft an dem mindestens einen Rad mit der geringeren Aufstandkraft nur dann begrenzt oder reduziert, wenn diese geringere Aufstandkraft einen unteren Schwellwert unterschreitet.The braking force on the at least one wheel with the lower contact force is preferably limited or reduced only when this lower contact force falls below a lower threshold value.
Die Radaufstandskräfte können von einem anderen System (z. B. ICM-V - Integrated Chassis Management - Vertikal, VDC - Vertikal Dynamic Control, VDM - Vertical Dynamic Management, EDC - Elektronische Dämpfer Control, ARS - Aktive RollStabiliserung/Dynamic Drive oder Luftfederung) bereitgestellt werden (z. B. über CAN) oder z. B. achsweise mittels Neigungssensoren indirekt durch Schätzung ermittelt werden und die Bremskraftbegrenzung oder Bremskraftreduzierung kann zumindest an einem Rad der Achse vorgenommen werden, die gegenüber der anderen Achse höher (bergauf) liegt. Dies kann beispielsweise in bekannter Weise über Eingangssignale des Steuergeräts zur Ermittlung der Fahrtrichtung bzw. der Standrichtung bezogen auf die Fahrbahn festgestellt werden.The wheel contact forces can be controlled by another system (e.g. ICM-V - Integrated Chassis Management - Vertical, VDC - Vertical Dynamic Control, VDM - Vertical Dynamic Management, EDC - Electronic Damper Control, ARS - Active Roll Stabilization / Dynamic Drive or air suspension) can be provided (e.g. via CAN) or e.g. B. be determined axially by means of inclination sensors indirectly by estimation and the braking force limitation or braking force reduction can be made at least on one wheel of the axle that is higher than the other axle (uphill). This can be determined, for example, in a known manner via input signals from the control device for determining the direction of travel or the standing direction in relation to the roadway.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann die erfindungsgemäße Bremsregelungsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem elektronischen Steuergerät, das Eingangssignale zur Ermittlung der Fahrbahnneigung und zur Erkennung der Fahrtrichtung erhält und das die Aktuatoren der Bremsregelungsanlage zum Ausüben von Bremskraft auf die Räder des Kraftfahrzeugs ansteuert, bei Vorliegen eines Bremsbefehls, ausgelöst durch den Fahrer oder durch ein System zur automatischen Bremsung, mittels des Steuergeräts bei Vorliegen einer Fahrbahnneigung, während einer Rückwärtsfahrt bergab oder einer Vorwärtsfahrt bergauf oder im Stillstand bergauf die Bremskraft auf mindestens ein Rad der Räder der Vorderachse und während einer Vorwärtsfahrt bergab oder einer Rückwärtsfahrt bergauf oder im Stillstand bergab die Bremskraft auf mindestens ein Rad der Räder der Hinterachse durch die Aktuatoren der Bremsregelungsanlage entsprechend dem Ausmaß der Fahrbahnneigung begrenzen oder reduzieren.In a particularly advantageous embodiment of the invention, the brake control system according to the invention for motor vehicles can have an electronic control unit that receives input signals to determine the inclination of the roadway and to recognize the direction of travel and which controls the actuators of the brake control system to exert braking force on the wheels of the motor vehicle, if one is present Brake command, triggered by the driver or by a system for automatic braking, by means of the control unit when the road is inclined, while reversing downhill or forward driving uphill or at a standstill uphill, the braking force on at least one wheel of the wheels of the front axle and during forward driving downhill or When reversing uphill or downhill at a standstill, limit or reduce the braking force on at least one wheel of the wheels of the rear axle by the actuators of the brake control system in accordance with the extent of the inclination of the road.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Bremskraftbegrenzung oderreduzierung nur unterhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle vorgenommen. Die Erfindung ist bei sehr glatter Fahrbahn besonders gut geeignet. Die Bremskraftbeeinflussung kann zusätzlich auch reibwertabhängig sein.The braking force limitation or reduction according to the invention is preferably carried out only below a predetermined vehicle speed threshold. The invention is particularly well suited to very slippery roads. The braking force influence can also be dependent on the coefficient of friction.
Die Beeinflussung der Bremskraft ist beispielsweise gleichbedeutend mit einer Beeinflussung des Bremsmoments, des Druckgradienten oder des Bremsmomentgradienten.Influencing the braking force is, for example, equivalent to influencing the braking torque, the pressure gradient or the braking torque gradient.
Der Erfindung liegen folgende Erkenntnisse zugrunde:
- Normalerweise ist die Bremsanlage eines Fahrzeuges und damit die Verteilung der Bremskraft so ausgelegt, dass beim Abbremsen des Fahrzeuges beispielsweise bei Vorwärtsfahrt auf hohen Reibwerten (auch infolge der dynamischen Achslastverlagerung nach vorne) der Großteil der Bremskraft von den Vorderradbremsen aufzubringen ist. Eine deutliche Überdimensionierung der Hinterradbremsen hätte ein instabiles Fahrverhalten beim Bremsen zur Folge und wird deshalb im Allgemeinen vermieden.
- Normally, the braking system of a vehicle and thus the distribution of the braking force is designed in such a way that when the vehicle is braked, for example when driving forwards at high coefficients of friction (also due to the dynamic shifting of the axle load to the front), most of the braking force has to be applied by the front wheel brakes. A significant oversizing of the rear wheel brakes would result in unstable driving behavior when braking and is therefore generally avoided.
Auf Niederreibwertfahrbahnen führt dies dazu, dass beispielsweise bei Rückwärts-Fahrmanövern beim starken Bremsen die Vorderräder gegenüber den Hinterrädern zuerst zum Blockieren neigen können, was bei Vorhandensein eines ABS-Systems jedoch vermieden und entsprechend ausgeregelt wird, so dass ein weitgehend stabiles Fahrverhalten und eine entsprechend ausreichende Lenkbarkeit des Fahrzeuges sichergestellt ist. Mit zunehmendem Fahrbahngefälle z. B. beim rückwärts Bergabfahren wird durch Entlastung der Vorderachse die Neigung zum Blockieren höher. Insbesondere dann, wenn in dieser Fahrsituation beim Abbremsen und Verringern der Geschwindigkeit die ABS-Regelschwelle unterschritten wird (z. B. v < 1,0 m/s bei bekannten ABS-Regelsystemen) und dabei die Räder bei zu hohem Verzögerungswunsch durch den Fahrer blockieren, ist die Lenkbarkeit des Fahrzeuges nicht mehr gegeben. In dieser Situation kann das Fahrzeug - speziell auf Niedrigreibwerten, z. B. vereisten Fahrbahnen - weiterrutschen bzw. sich drehen.On low-friction roads, for example, when reversing maneuvers when braking heavily, the front wheels may initially tend to lock compared to the rear wheels, which is avoided and regulated accordingly if an ABS system is available, so that a largely stable driving behavior and a correspondingly sufficient Steerability of the vehicle is ensured. With increasing road gradient z. B. When driving backwards downhill, the tendency to lock is higher by relieving the load on the front axle. In particular, if in this driving situation the ABS control threshold is undershot when braking and reducing the speed (e.g. v <1.0 m / s in known ABS control systems) and the wheels lock if the driver wishes to decelerate too much , the vehicle can no longer be steered. In this situation, the vehicle can - especially on low friction values, e.g. B. icy roads - slide on or turn.
Erfindungsgemäß kann beispielsweise bei Vorhandensein eines Fahrbahnneigungssignals (z. B. aus einem Neigungssensor oder rechnerisch ermittelt mittels eines Längsbeschleunigungssensors, wie bei aktuellen ESP- bzw. DSC-/EHB-Systemen häufig schon vorhanden) und beispielsweise unter Berücksichtigung einer erkannten Rückwärtsfahrt bergab oder Vorwärtsfahrt bergauf (ausgewertet z. B. über Gangschalthebelstellung bzw. Getriebeinformation und/oder über Radsensorik), durch ein vorhandenes Regelsystem wie z. B. ABS, ASC, DSC (ebenso durch ein elektrohydraulisches, elektromechanisches oder elektropneumatisches Regelsystem) die Bremskraft auf mindestens ein Rad der Vorderachse durch die Aktuatoren der Bremsregelungsanlage entsprechend dem Ausmaß der Fahrbahnneigung begrenzt bzw. auf einen Grenzwert reduziert werden; d.h. je steiler die Fahrbahnneigung ist, desto geringer ist die Bremskraft auf die Räder der Vorderachse (absolut oder zur Hinterachse relativ gesehen); denn bei Rückwärtsfahrt bergab oder bei Vorwärtsfahrt bergauf sind die Radaufstandskräfte an den Rädern der Hinterachse größer als die Radaufstandkräfte an den Rädern der Vorderachse.According to the invention, for example, if a roadway inclination signal is present (e.g. from an inclination sensor or determined by computer by means of a longitudinal acceleration sensor, as is often already present in current ESP or DSC / EHB systems) and, for example, taking into account a detected reverse travel downhill or forward travel uphill (evaluated e.g. via gearshift lever position or transmission information and / or via wheel sensors), by an existing control system such as B. ABS, ASC, DSC (also by an electrohydraulic, electromechanical or electropneumatic control system) the braking force on at least one wheel of the front axle can be limited or reduced to a limit value by the actuators of the brake control system according to the extent of the road gradient; i.e. the steeper the road slope, the lower the braking force on the wheels of the front axle (in absolute terms or in relation to the rear axle); because when reversing downhill or when driving forward uphill, the wheel contact forces on the wheels of the rear axle are greater than the wheel contact forces on the wheels of the front axle.
Beispielsweise kann also bei Rückwärtsfahrt bergab auf die Räder der Hinterachse eine maximal mögliche Bremskraft (100%) zugelassen werden, während die Bremskraft auf die Räder der Vorderachse auf einen Grenzwert kleiner 100% eingestellt wird oder bleibt. Auch kann durch die erfindungsgemäße Bremskraftbegrenzung oder -reduzierung an den Rädern der Vorderachse insgesamt eine Verschiebung der Bremskraftaufteilung von den Rädern der Vorderachse auf die Räder der Hinterachse umfasst sein.For example, when reversing downhill, a maximum possible braking force (100%) can be permitted on the wheels of the rear axle, while the braking force on the wheels of the front axle is or remains set to a limit value less than 100%. The braking force limitation or reduction according to the invention at the wheels of the front axle can also include a shift in the braking force distribution from the wheels of the front axle to the wheels of the rear axle.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Bremskraftbegrenzung nur unterhalb einer vorgegebenen Fahrzeuggeschwindigkeitsschwelle, die sich an der ABS-Geschwindigkeitsregelschwelle orientieren kann, vorgenommen. The braking force limitation according to the invention is preferably carried out only below a predetermined vehicle speed threshold, which can be based on the ABS speed control threshold.
Dadurch können im untersten Geschwindigkeitsbereich, insbesondere wenn noch keine ABS-Regelung vorgenommen wird/werden kann, Blockierzustände der Vorderräder, die für die Nicht- Lenkbarkeit oder eine nur unzureichende Lenkbarkeit des Fahrzeugs Vorraussetzung sind, verhindert werden.In this way, in the lowest speed range, especially if no ABS control is / cannot be carried out, blocking states of the front wheels, which are a prerequisite for the non-steerability or insufficient steerability of the vehicle, can be prevented.
Die Ausführungen zur Rückwärtsfahrt bergab bzw. Vorwärtsfahrt bergauf und den Rädern der Vorderachse gelten für die Vorwärtsfahrt bergab bzw. Rückwärtsfahrt bergauf und den Rädern der Hinterachse analog.The explanations regarding backward travel downhill or forward travel uphill and the wheels of the front axle apply analogously to forward travel downhill or backward travel uphill and the wheels of the rear axle.
Bei einer (elektro-)hydraulischen Regelanlage können die Bremskräfte/Bremsmomente an den Rädern z. B. über temporäres Absperren bzw. Öffnen oder Schalten in die Druckhaltestellung der Magnetventile moduliert werden. Analoges gilt für die nicht-(elektro-) hydraulischen Systeme.In the case of an (electro) hydraulic control system, the braking forces / braking torques on the wheels can e.g. B. modulated via temporary shut-off or opening or switching into the pressure holding position of the solenoid valves. The same applies to the non- (electro) hydraulic systems.
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