-
TECHNISCHES GEBIET
-
Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein das Gebiet von Bremssystemen
für Fahrzeuge
und genauer gesagt ein Verfahren und ein System zum Ermitteln eines
Bremsdrehmoments in einem elektronischen Bremssystem.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
Um
die Fahrerfahrung eines Bedieners und die Leistung und Sicherheit
eines Fahrzeugs zu verbessern, werden verschiedene Typen von elektronischen
Verbesserungen entwickelt, um Kraftfahrzeugsysteme, die zuvor mechanischer
Natur waren, zu unterstützen
oder nachzubilden. Ein solches Kraftfahrzeugsystem ist das Brake-by-Wire-System.
In einem Brake-by-Wire-System wird eine Betätigung des Bremspedals durch
den Bediener durch einen oder mehrere Sensoren ermittelt. Die Daten
von den Sensoren werden dann durch einen Computer oder Prozessor
verwendet, um eine geeignete Bremskraft zu ermitteln, um die Bremsen
auf der Grundlage der durch die Sensoren gemessenen Absicht des
Bedieners zu betätigen.
-
Es
existieren verschiedene Typen von Brake-by-Wire-Systemen. In einem
elektrohydraulischen Bremssystem befiehlt der Computer einem elektro hydraulischen
Aktor, einen Hydraulikdruck auf die Bremssättel aufzubringen, um das Fahrzeug
anzuhalten.
-
Ein
anderer Typ von Brake-by-Wire-System ein elektromechanisches Bremssystem.
Bei einem elektromechanischen Bremssystem gibt es keine Hydraulik.
Die Bremskraft wird durch einen elektronischen Sattel aufgebracht,
der einen kleinen Motor verwendet, um die Bremsbeläge gegen
den Rotor zu drücken,
um das Fahrzeug anzuhalten.
-
Zusätzlich können Fahrzeuge
kombinierte Systeme umfassen, wie beispielsweise elektromechanische
und elektrohydraulische Systeme. Auch können Hybridfahrzeuge eine Kombination
von Reibungsbremsung, die elektromechanisch oder elektrohydraulisch
sein kann, und Rückgewinnungsbremsung
verwenden, die auch ein Typ von elektronischer Bremsung ist.
-
Eine
Schwierigkeit bei Brake-by-Wire-Systemen ist das Steuern des Bremssystems
derart, dass der Bediener am Bremspedal eine geeignete Rückmeldung
empfängt
und die Bremsabsicht des Bedieners bei der auf die Räder angewandten
Bremsung reflektiert wird.
-
Demgemäß ist es
erwünscht,
ein Verfahren und System zum Ermitteln eines Bremsdrehmoments in
einem elektronischen Bremssystem bereitzustellen. Ferner werden
die erwünschten
Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung und den beigefügten Ansprüchen in Verbindung mit den begleitenden
Zeichnungen und dem vorangehenden technischen Gebiet und Hintergrund
ersichtlich.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Bei
einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Bremssystem einen Bremswegsensor,
der ausgestaltet ist, um Wegdaten zu erzeugen, die die Distanz angeben,
um die ein Bremspedal versetzt wurde, und einen Bremsdrucksensor, der
ausgestaltet ist, um Kraftdaten zu erzeugen, die den Betrag an auf
das Bremspedal aufgebrachter Kraft angeben. Das Bremssystem umfasst
auch einen Bremscontroller, der ausgestaltet ist, um aus den Wegdaten
eine erste Drehmomentanforderung und aus den Kraftdaten eine zweite
Drehmomentanforderung zu ermitteln. Der Bremscontroller ist ferner
ausgestaltet, um aus der ersten Drehmomentanforderung Bremsbefehle
zu erzeugen, wenn die erste Drehmomentanforderung und die zweite
Drehmomentanforderung unterhalb eines Übergangsflags liegen.
-
Bei
einer anderen Ausführungsform
umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines elektronischen Bremssystems
einen ersten Schritt zum Empfangen von Bremspedalwegdaten und einen
zweiten Schritt zum Empfangen von Bremspedaldruckdaten. Als Nächstes wird
aus den Bremspedalwegdaten ein erstes angefordertes Drehmoment ermittelt.
Dann wird aus den Bremspedaldruckdaten ein zweites angefordertes
Drehmoment ermittelt. Das erste angeforderte Drehmoment wird als
eine tatsächliche
Gesamtdrehmomentanforderung verwendet, wenn das erste angeforderte
Drehmoment und das zweite angeforderte Drehmoment unterhalb eines Übergangsflags
liegen. Das zweite angeforderte Drehmoment wird als die tatsächliche
Gesamtdrehmomentanforderung verwendet, wenn das erste angeforderte Drehmoment
und das zweite angeforderte Drehmoment das Übergangsflag übersteigen.
-
Bei
noch einer anderen Ausführungsform
ist ein Bremscontroller offenbart. Der Bremscontroller umfasst einen
ersten Eingang zum Empfangen von Bremspedalwegdaten und einen zweiten
Eingang zum Empfangen von Bremspedaldruckdaten. Eine Recheneinrichtung
für ein
von einem Bediener angefordertes Drehmoment ist mit dem ersten Eingang und
dem zweiten Eingang gekoppelt. Die Recheneinrichtung für ein von
einem Bediener angefordertes Drehmoment ist ausgestaltet, um aus
den Bremspedalwegdaten eine erste Drehmomentanforderung und aus
den Bremspedaldruckdaten eine zweite Drehmomentanforderung zu berechnen.
Die Recheneinrichtung für
ein von einem Bediener angefordertes Drehmoment ist ferner ausgestaltet,
um die erste Drehmomentanforderung als eine tatsächliche Gesamtdrehmomentanforderung
auszuwählen, wenn
die erste Drehmomentanforderung und die zweite Drehmomentanforderung
unterhalb eines Übergangsflags
liegen, und die zweite Drehmomentanforderung als die tatsächliche
Gesamtdrehmomentanforderung auszuwählen, wenn die erste Drehmomentanforderung
und die zweite Drehmomentanforderung das Übergangsflag übersteigen.
-
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorliegende Erfindung wird hierin nachfolgend in Verbindung mit
den folgenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche
Elemente bezeichnen und
-
1 ein
Blockdiagramm eines beispielhaften Brake-by-Wire-Systems gemäß den Lehren der vorliegenden
Erfindung ist;
-
2 ein
beispielhafter Graph eines Drehmoments auf der Grundlage einer Bedienerabsicht gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung ist; und
-
3 ein
Flussdiagramm ist, das ein Verfahren zum Bedienen eines elektronischen
Bremssystems gemäß den Lehren
der vorliegenden Erfindung zeigt.
-
BESCHREIBUNG EINER BEISPIELHAFTEN
AUSFÜHRUNGSFORM
-
Die
folgende detaillierte Beschreibung ist lediglich beispielhafter
Natur und soll nicht die Erfindung oder die Anwendung und Verwendungen
der Erfindung beschränken.
Ferner besteht keine Absicht, durch irgendeine beschriebene oder
implizierte Theorie beschränkt
zu sein, die in dem vorangehenden technischen Gebiet, dem vorangehenden
Hintergrund, der vorangehenden Kurzzusammenfassung oder der folgenden
detaillierten Beschreibung dargelegt ist.
-
1 ist
ein Blockdiagramm eines beispielhaften Bremssystems 100 zur
Verwendung in einem Brake-by-Wire-System. Das Bremssystem 100 umfasst
ein Bremspedal 102, das mit einem Bremspedalwegsensor 104 und
einem Bremsdruckmesswertaufnehmer 106 gekoppelt ist. Der
Bremsdruckmesswertaufnehmer 106 und der Bremspedalwegsensor 104 sind
beide mit einem Bremscontroller 108 gekoppelt, der wiederum
mit Bremseinheiten 114 gekoppelt ist.
-
Das
Bremspedal 102 stellt eine Schnittstelle zwischen einem
Bediener und einem Bremssystem bereit, wie beispielsweise dem Bremssystem 100. Um
das Bremssystem 100 zu initiieren, würde ein Bediener typischerweise
seinen Fuß verwenden,
um das Bremspedal 102 niederzudrücken. Wie weit das Bremspedal
niedergedrückt
ist und wie viel Kraft ein Bediener auf das Bremspedal aufbringt,
kann angeben, wie schnell der Bediener die Geschwindigkeit des Fahrzeugs
verringern möchte.
-
Der
Bremspedalwegsensor 104 liefert eine Angabe darüber, wie
weit das Bremspedal niedergedrückt
wurde, was auch als Bremspedalweg bekannt ist. Bei einer beispielhaften
Ausführungsform
kann der Bremspedalweg dadurch ermittelt werden, wie weit sich eine
Eingabestange in einem Brems-Master-Zylinder bewegt hat. Es können auch
andere Verfahren zum Messen des Bremswegs verwendet werden.
-
Der
Bremsdruckmesswertaufnehmer 106 ermittelt, wie viel Kraft
der Bediener des Bremssystems 100 verwendet, um das Bremspedal 102 niederzudrücken. Dies
ist auch als die durch den Bediener aufgebrachte Bremskraft bekannt.
Bei einer beispielhaften Ausführungsform
kann die Bremskraft durch Messen des Hydraulikdrucks in dem Master-Zylinder des
Bremssystems 100 ermittelt werden. Es können auch andere Verfahren
zum Ermitteln des Betrags an Bremskraft verwendet werden.
-
Der
Bremscontroller 108 empfangt eine erste Eingabe 107 von
dem Pedalwegsensor 104 und eine zweite Eingabe 109 von
dem Druckmesswertaufnehmer 106 und ermittelt ein angefordertes
Gesamtdrehmoment. Das angeforderte Gesamtdrehmoment kann dann verwendet
werden, um Bremsbefehle zur Bereitstellung für die Bremseinheiten 114 zu
ermitteln. Bei einer beispielhaften Ausführungsform umfasst der Bremscontroller 108 eine
Recheneinrichtung 110 für
ein von einem Bediener angefordertes Drehmoment und optional eine
Rückgewinnungsbremsungs-Recheneinrichtung 112.
-
Die
Recheneinrichtung 110 für
ein von einem Bediener angefordertes Drehmoment berechnet auf der
Grundlage von Sensoren, die eine Bedienerbremsabsicht messen, wie
beispielsweise des Bremsdruckmesswertaufnehmers 106 und
des Bremspedalwegsensors 104, ein angefordertes Gesamtbremsdrehmoment.
Der Ausgang jedes der Sensoren kann verwendet werden, um das angeforderte
Drehmoment eines Bedieners zu ermitteln. Beispielsweise kann das
angeforderte Drehmoment eines Bedieners unter Verwendung von nur
dem Ausgang des Bremsdruckmesswertaufnehmers 106 ermittelt
werden. Ähnlich
kann das angeforderte Drehmoment eines Bedieners unter Verwendung
von nur dem Ausgang des Bremspedalwegsensors 104 ermittelt
werden. Jede dieser Ermittlungen eines von einem Bediener angeforderten
Drehmoments könnte als
das angeforderte Gesamtbremsdrehmoment ermittelt werden, das auf
die Bremseinheiten 114 aufgebracht werden soll. Wenn jedoch
nur der Ausgang des Bremspedalwegsensors 104 verwendet
wird, um das angeforderte Gesamtdrehmoment zu ermitteln, das auf
die Bremseinheiten 114 aufgebracht werden soll, führt dies
zu einer sehr großen
Krafthysterese in dem Bremssystem. Wenn nur der Ausgang des Bremsdruckmesswertaufnehmers 106 verwendet wird,
um das angeforderte Gesamtdrehmoment zu ermitteln, können bei
durch den Bremscontroller 108 erzeugten Bremsbefehlen große Fehler
auftreten, wenn geringe Niveaus von Kraft auf den Bremsdruckmesswertaufnehmer 106 aufgebracht
werden.
-
Bei
einer beispielhaften Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung wird, um ein elektronisches Bremssystem bereitzustellen,
das das Gefühl eines
rein mechanischen Bremssystems simuliert, ein Bremsdrehmoment unter
Verwendung von sowohl dem Ausgang des Bremsdruckmesswertaufnehmers 106 als
auch des Bremspedalwegsensors 104 ermittelt. Bei dieser
beispielhaften Ausführungsform
wird der Ausgang des Bremspedalwegsensors 104 als eine
Eingabe in eine erste Nachschlagetabelle verwendet, um eine erste
Drehmomentanforderung zu ermitteln. Der Ausgang des Bremsdruckmesswertaufnehmers 106 wird
als eine Eingabe in eine zweite Nachschlagetabelle verwendet, um
eine zweite Drehmomentanforderung zu ermitteln. Zu Beginn ermittelt
der Controller 108 einen Bremsbefehl zur Verwendung durch
die Bremseinheit 114 auf der Grundlage der ersten Drehmomentanforderung.
Zusätzlich
vergleicht der Bremscontroller 108 bei einer beispielhaften
Ausführungsform
die erste Drehmomentanforderung mit der zweiten Drehmomentanforderung,
um zu ermitteln, wann die Differenz zwischen den beiden innerhalb
eines vordefinierten Werts liegt. Sobald die Differenz zwischen
der ersten Drehmomentanforderung und der zweiten Drehmomentanforderung
innerhalb des vordefinierten Werts liegt, wird die zweite Drehmomentanforderung
durch den Bremscontroller 108 verwendet, um den Bremsbefehl
zur Verwendung durch die Bremseinheit 114 zu erzeugen.
-
Der
vordefinierte Wert kann eingestellt sein und wird bei einer beispielhaften
Ausführungsform ausgewählt, um
eine jegliche von einem Bediener wahrnehmbare Unterbrechung der
Geschwindigkeitsverringerung zu verhindern, wenn zwischen der ersten
Drehmomentanforderung und der zweiten Drehmomentanforderung umgeschaltet
wird. Der vordefinierte Wert kann auch derart eingestellt sein, dass
der Übergang
zwischen einem Verwenden der ersten Drehmomentanforderung und der
zweiten Drehmomentanforderung an einem Punkt des Betriebs des Bremsdruckmesswertaufnehmers 106 stattfindet,
der in seinen zuverlässigen
Betriebsbereich fällt.
-
Es
kann ein Übergangsflag
gesetzt sein, auf die Bezug genommen wird, wenn der vordefinierte Wert
erreicht ist. Wenn die erste Drehmomentanforderung und die zweite
Drehmomentanforderung unterhalb des Übergangsflags liegen, kann
die erste Drehmomentanforderung durch den Bremscontroller 108 verwendet
werden. Wenn die erste Drehmomentanforderung und die zweite Drehmomentanforderung
das Übergangsflag übersteigen,
kann die zweite Drehmomentanforderung durch den Bremscontroller 108 verwendet
werden.
-
2 stellt
einen Drehmomentgraph 200 dar, der eine erste Drehmomentanforderung 202 (eine
wegbasierte Drehmomentanforderung) und eine zweite Drehmomentanforderung 204 (eine
kraftbasierte Drehmomentanforderung) zeigt. Eine tatsächliche
Drehmomentanforderung 206 stellt die Drehmomentanforderung
dar, die durch den Bremscontroller 108 verwendet wird,
um die Bremsbefehle zu erzeugen. Wenn die Differenzen zwischen der
ersten Drehmomentanforderung 202 und der zweiten Drehmomentanforderung 204 keinen
vorbestimmten Wert erreicht haben, ist die tatsächliche Drehmomentanforderung 206 bei
einer beispielhaften Aus führungsform
die erste Drehmomentanforderung 202. Nachdem die Differenz
zwischen der ersten Drehmomentanforderung 202 und der zweiten
Drehmomentanforderung 204 innerhalb des vorbestimmten Werts liegt,
der durch ein Übergangsflag 208 dargestellt
ist, ist die tatsächliche
Drehmomentanforderung 206 bei einer beispielhaften Ausführungsform
die zweite Drehmomentanforderung 204.
-
Wie
in 2 gezeigt, ist die tatsächliche Drehmomentanforderung 206 von
der ersten Drehmomentanforderung 202 und der zweiten Drehmomentanforderung 204 zur
Verdeutlichung leicht versetzt. Wie zuvor erläutert, fällt die tatsächliche
Drehmomentanforderung 206 bei einer beispielhaften Ausführungsform
in Abhängigkeit
davon, wo das Übergangsflag 208 liegt,
mit der ersten Drehmomentanforderung 202 und der zweiten
Drehmomentanforderung 204 zusammen. Das tatsächliche
angeforderte Drehmoment kann jedoch von der ersten Drehmomentanforderung 202 und der
zweiten Drehmomentanforderung 204 versetzt sein, jedoch
auf diesen basieren.
-
Bei
der in 2 gezeigten beispielhaften Ausführungsform
werden bei Niveaus mit geringer Geschwindigkeitsverringerung Pedalwegdaten
verwendet, um die tatsächliche
Drehmomentanforderung 206 zu ermitteln. Ferner kann das Übergangsflag 208 eingestellt
sein, um die tatsächliche
Drehmomentanforderung 206 auf die zweite Drehmomentanforderung 204 umzuschalten,
wenn die Daten von dem Bremsdruckmesswertaufnehmer 106 am
genauesten sind.
-
Wieder
Bezug nehmend auf
1 kann die optionale Rückgewinnungsbremsungs-Recheneinrichtung
112 den
Umfang an Drehmoment, der durch ein Rückgewinnungsbremsungssystem
bereitgestellt werden soll, und den Umfang an Drehmoment berechnen,
der durch ein Reibungsbremsungssystem in einem Fahrzeug bereitgestellt
werden soll. Ein Verfahren und System zum Betreiben eines Rückgewinnungs-
und Reibungsbremsungssystem sind in der
US Nr. 11/197,284 mit dem Titel "Method and System for
Brake Distribution in a Regenerative Braking System" offenbart, die am
4. August 2005 eingereicht wurde und an GM Global Technology Operations, Inc.
in Detroit, Michigan übertragen
wurde, die der Inhaber der vorliegenden Erfindung ist.
-
Die
Bremseinheiten 114 empfangen die Drehmomentanforderungen
typischerweise in Form von Bremsbefehlen von dem Bremscontroller 108. Die
Bremseinheiten 114 können
jede Einrichtung oder Ansammlung von Einrichtungen sein, die bei
einem Empfang von Bremsbefehlen das geeignete Bremsdrehmoment entsprechend
dem Empfang von dem Bremscontroller 108 aufbringen kann
bzw. können.
Beispielsweise können
die Bremseinheiten 114 in einem elektrohydraulischen System
einen Aktor umfassen, der einen Hydraulikdruck erzeugen kann, der
bewirken kann, dass Bremssättel
auf eine Bremsscheibe aufgebracht werden, um eine Reibung zum Anhalten
eines Fahrzeugs hervorzurufen. Alternativ kann die Bremseinheit 114 bei
einem elektromechanischen Brake-by-Wire-System eine Raddrehmomenterzeugungseinrichtung
umfassen, die als eine Fahrzeugbremse arbeitet. Die Bremseinheiten 114 können auch
Rückgewinnungsbremsungseinrichtungen
sein.
-
3 ist
ein Flussdiagramm, das ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben
eines elektronischen Bremssystems zeigt. In einem ersten Schritt, Schritt 302,
werden Bremswegdaten an dem Bremscontroller 108 empfangen.
Als Nächstes
werden in Schritt 304 Bremsdruckdaten an dem Bremscontroller 108 empfangen.
-
In
Schritt 306 wird ein erstes angefordertes Drehmoment aus
den Pedalwegdaten berechnet. Wie zuvor erläutert, kann bei einer beispielhaften Ausführungsform
das erste angeforderte Drehmoment unter Verwendung der Bremswegdaten
als eine Eingabe in eine Nachschlagetabelle ermittelt werden, um
die Drehmomentanforderung zu ermitteln. Es können auch andere Verfahren
zum Ermitteln eines Drehmoments aus den Bremswegdaten verwendet werden,
wie beispielsweise ein Verwenden einer mathematischen Beziehung
zwischen dem Drehmoment und den Bremswegdaten.
-
In
Schritt 308 wird ein zweites angefordertes Drehmoment aus
den Pedaldruckdaten berechnet. Wie zuvor erläutert, kann das zweite angeforderte Drehmoment
bei einer beispielhaften Ausführungsform
unter Verwendung der Pedaldruckdaten als eine Eingabe in eine Nachschlagetabelle
ermittelt werden, um die Drehmomentanforderung zu ermitteln. Es können auch
andere Verfahren zum Ermitteln eines Drehmoments unter Verwendung der
Pedaldruckdaten verwendet werden, wie beispielsweise ein Verwenden
einer mathematischen Beziehung zwischen dem Drehmoment und den Bremsdruckdaten.
-
In
Schritt 310 wird das erste angeforderte Drehmoment als
das tatsächliche
angeforderte Drehmoment verwendet, das durch die Bremseinheiten 114 aufgebracht
werden soll. In Schritt 312 wird bei einer beispielhaften
Ausführungsform
auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem ersten angeforderten
Drehmoment und dem zweiten angeforderten Drehmoment ermittelt, ob
das erste angeforderte Drehmoment und das zweite angeforderte Drehmoment
ein vorbestimmtes Übergangsflag
erreicht haben. Wenn das erste angeforderte Drehmoment und das zweite
angeforderte Drehmoment das Übergangsflag
nicht erreicht haben, dann wird in Schritt 310 das erste
angeforderte Drehmoment als das tatsächliche angeforderte Drehmoment
verwendet.
-
Wenn
das erste angeforderte Drehmoment und das zweite angeforderte Drehmoment
bei oder jenseits des Übergangsflags
liegen, wird in Schritt 314 das zweite angeforderte Drehmoment
als das tatsächliche
angeforderte Drehmoment verwendet. Während in dem in 3 dargelegten
beispielhaften Verfahren das tatsächliche angeforderte Drehmoment
entweder gleich dem ersten angeforderten Drehmoment oder gleich
dem zweiten angeforderten Drehmoment gesetzt wurde, kann das tatsächliche angeforderte
Drehmoment als nicht exakt das gleiche wie das erste angeforderte
Drehmoment und das zweite angeforderte Drehmoment berechnet werden.
-
Während mindestens
eine beispielhafte Ausführungsform
in der vorangehenden detaillierten Beschreibung beschrieben wurde,
sei angemerkt, dass eine große
Anzahl von Variationen existiert. Es sei auch angemerkt, dass die
beispielhafte Ausführungsform
oder die beispielhaften Ausfüh rungsformen
lediglich Beispiele sind und nicht beabsichtigen, den Schutzumfang,
die Anwendbarkeit oder Ausgestaltung der Erfindung auf irgendeine
Weise zu beschränken.
Vielmehr liefert die vorangehende detaillierte Beschreibung Fachleuten
einen geeigneten Plan zum Realisieren der beispielhaften Ausführungsform
oder der beispielhaften Ausführungsformen.
Es ist zu verstehen, dass verschiedene Änderungen der Funktion und
Anordnung von Elementen vorgenommen werden können, ohne von dem Schutzumfang
der Erfindung abzuweichen, wie er in beigefügten Ansprüchen und den rechtlichen Äquivalenten hiervon
dargelegt ist.