DE102008032544A1 - Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage für ein Fahrzeug - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage für ein Fahrzeug mit zumindest zwei gebremsten Achsen und zu den Achsen zugeordneten Radbremsen (VR, VL, HR, HL), bei dem Temperaturwerte (THR, THL, TVR, TVL) der Radbremsen (VR, VL, HR, HL) ermittelt und einem Brems-Tremperatur-Modell (BTM) zugeführt werden. Erfindungsgemäß wird aus den ermittelten Temperaturwerten (THR, THL, TVR, TVL) und aus Schlupfwerten (SHR, SHL, SVR, SVL) der jeweiligen Radbremse (VR, VL, HR, HL) ein Verhalten eines spezifischen Bremsenreibwertes (cp) abgeleitet und in Abhängigkeit von den Temperaturwerten (THR, THL, TVR, TVL), Schlupfwerten (SHR, SHL, SVR, SVL) und dem Verhalten der Bremsenreibwerte (cp) der Radbremsen eine Bremskraftverteilung zwischen den Radbremsen (VR, VL, HR, HL) der Achsen, insbesondere einer Vorderachse (1) und einer Hinterachse (2), gesteuert.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage für ein Fahrzeug mit zumindest zwei gebremsten Achsen und zu den Achsen zugeordneten Radbremsen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Als Radbremsen für Fahrzeuge werden üblicherweise Bremssysteme verwendet, welche auf dem Reibungsprinzip beruhen, dass heißt eine Bewegungsenergie des Fahrzeuges wird aufgrund von Reibung in Wärme umgewandelt. Dabei besteht jedoch die Gefahr, dass insbesondere bei lang andauernden Bremsvorgängen, beispielsweise bei einer Bergabfahrt, Komponenten des Bremssystems, wie z. B. Bremsbeläge oder Bremsscheiben, überhitzen und somit eine Bremskraft vermindert wird. Es besteht auch die Gefahr, dass sich die Komponenten des Bremssystems aufgrund der hohen Temperaturen entzünden.
  • Zur Vermeidung einer derartigen Überhitzung der Komponenten des Bremssystems sind aus dem Stand der Technik verschiedene Verfahren und Vorrichtungen zu einer Bremskraftregelung bekannt, wobei diese anhand von verschiedenen Regel- bzw. Fahrerassistenzsystemen, wie beispielsweise einem Antiblockiersystem, einer elektronischen Bremskraftverteilung zwischen einer Vorder- und einer Hinterachse eines Fahrzeuges, einer Antriebsschlupfregelung oder einem elektronischen Stabilitätsprogramm, eine Verteilung der Bremskraft steuern.
  • Ein derartiges Verfahren zur Bremskraftverteilung bei einem Fahrzeug mit mindestens zwei gebremsten Achsen ist aus der DE 100 12 448 A1 bekannt, wobei während eines Bremsvorgangs eine Überhitzung, eine Überhitzungsgefahr bzw. eine Situation mit einer Überhitzung oder Überhitzungsgefahr von Radbremsen anhand bestimmter Kriterien oder Hinweise ermittelt wird. Bei einer erkannten Überhitzung, Überhitzungsgefahr bzw. Situation mit einer Überhitzung oder Überhitzungsgefahr werden die Radbremsen an einer vorderen Achse und an einer hinteren Achse abwechselnd mit Bremskraft beaufschlagt, zwecks Abkühlung der aktuell nicht mit Bremskraft beaufschlagten Radbremsen einer Achse.
  • Aus einer zu großen Bremskraft an der Hinterachse bzw. einer Unterschreitung eines Verhältnisses aus der Bremskraft an der Vorderachse und der Bremskraft an der Hinterachse kann jedoch ein instabiles Fahrverhalten des Fahrzeuges resultieren, so dass es bei diesem Verfahren in nachteiliger Weise aufgrund der zumindest zeitweise alleinigen Abbremsung der Hinterachse zu diesen instabilen Fahrsituationen kommen kann. Auch eignet sich dieses Verfahren lediglich zu einer Verwendung bei einer Geradeausfahrt des Fahrzeuges, da ein alleiniges Abbremsen der Hinterachse insbesondere bei schneller Kurvenfahrt zu gefährlichen Situationen, wie beispielsweise zu einem für einen Fahrzeugführer schwer beherrschbaren Übersteuern des Fahrzeuges führen kann.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage für ein Fahrzeug mit zumindest zwei gebremsten Achsen und zu den Achsen zugeordneten Radbremsen anzugeben, mittels welchem ein Überhitzen der Radbremsen vermieden und gleichzeitig ein stabiles Fahrverhalten realisierbar ist.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren gelöst, welches die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage für ein Fahrzeug mit zumindest zwei gebremsten Achsen und zu den Achsen zugeordneten Radbremsen werden Temperaturwerte der Radbremsen ermittelt und einem Brems-Temperatur-Modell zugeführt. Erfindungsgemäß wird aus den ermittelten Temperaturwerten und aus Schlupfwerten der jeweiligen Radbremse ein Verhalten eines spezifischen Bremsenreibwertes der Radbremse abgeleitet und in Abhängigkeit von den Temperaturwerten, Schlupfwerten und dem Verhalten der Bremsenreibwerte der Radbremsen eine Bremskraftverteilung zwischen den Radbremsen der Achsen, insbesondere einer Vorderachse und einer Hinterachse, gesteuert. Daraus resultiert in vorteilhafter Weise, dass stets eine an die Temperaturen der Radbremsen angepasste Bremskraftverteilung eingestellt wird, so dass eine Überhitzung der Radbremsen vermieden wird oder zumindest zu einem späteren Zeitpunkt eintritt. Daraus ergeben sich wiederum geringere Instandhaltungs- und Wartungskosten sowie eine zuverlässige Bremsanlage mit einer hohen Standfestigkeit.
  • In einer Weiterbildung der Erfindung wird bei sinkendem Bremsenreibwert, das heißt bei erhöhter Temperatur und verringertem Schlupf, die Bremskraft der zugehörigen Radbremse oder Radbremsen einer Achse verringert und die Bremskraft einer oder mehrerer Radbremsen der anderen Achse erhöht, wobei eine von einem Fahrzeugführer angeforderter Wert einer Verzögerung des Fahrzeuges konstant gehalten und die Bremskraft an Radbremsen der Hinterachse bis zu einem Erreichen eines vorgegebenen Maximalwertes oder Bremskraft-Verhältniswertes erhöht werden. Daraus resultiert der Vorteil, dass stets ein stabiles Fahrverhalten des Fahrzeuges, insbesondere auch bei einer Kurvenfahrt, sichergestellt ist.
  • In einer besonders gewinnbringenden Weiterbildung der Erfindung wird die Bremskraftverteilung für jede Radbremse separat gesteuert, so dass beispielsweise Funktionen verschiedener Fahrerassistenzsysteme, wie beispielsweise eines Antiblockiersystems, einer Antriebsschlupfregelung oder eines elektronischen Stabilitätsprogramms, realisierbar sind, wobei die Radbremsen in einer Ausgestaltung mittels dieser oder anderer Fahrerassistenzsysteme gesteuert werden.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand von Zeichnungen näher erläutert.
  • Dabei zeigen:
  • 1 schematisch eine Vorderachse und eine Hinterachse und eine an diesen angeordnete Bremsanlage eines Fahrzeuges, und
  • 2 schematisch ein Programmablaufplan einer Steuerung der Bremsanlage gemäß 1.
  • Einander entsprechende Teile sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
  • In 1 sind schematisch eine Vorderachse 1 und eine Hinterachse 2 eines nicht näher dargestellten Fahrzeuges gezeigt, wobei an der Vorderachse 1 eine rechte vordere Radbremse VR und eine linke vordere Radbremse VL sowie an der Hinterachse 2 eine rechte hintere Radbremse HR und eine linke hintere Radbremse HL zu einer Bremsung von nicht näher dargestellten Rädern des Fahrzeuges vorgesehen sind.
  • Die Radbremsen VR, VL, HR, HL können beispielsweise als Scheibenbremsen mit zugehörigen Bremssätteln und in diesen angeordneten Bremsbelägen und/oder als Trommelbremsen mit ebenfalls zugehörigen Bremsbelägen ausgebildet sein. Bei den Radbremsen VR, VL, HR, HL kann es sich jedoch auch um andere Bremsen handeln, wobei die Radbremsen VR, VL, HR, HL unabhängig von ihrer Ausbildung insbesondere Bremsen sind, welche auf dem Reibungsprinzip beruhen, dass heißt eine Bewegungsenergie des Fahrzeuges aufgrund von Reibung in Wärme umwandeln und somit eine Verzögerung des Fahrzeuges einleiten.
  • Um eine Überhitzung der Radbremsen VR, VL, HR, HL zu vermeiden, welche beispielsweise bei einer Bergabfahrt oder mehreren aufeinander folgenden Teilbremsungen entstehen kann und eine Bremskraft vermindert oder zu einem Brand der Bremsbeläge oder weiterer Komponenten führt, welcher sich auf das gesamte Fahrzeug ausbreiten kann, wird erfindungsgemäß aus einem ermittelten Temperaturwert TVR, TVL, THR, THL und einem Schlupfwert SVR, SVL, SHR, SHL der jeweiligen Radbremse VR, VL, HR, HL ein Verhalten eines spezifischen Bremsenreibwertes cp abgeleitet und in Abhängigkeit von den Temperaturwerten TVR, TVL, THR, THL, den Schlupfwerten SVR, SVL, SHR, SHL und dem Verhalten der Bremsenreibwerte cp der Radbremsen VR, VL, HR, HL wird eine Bremskraftverteilung zwischen den Radbremsen VR, VL, HR, HL der der Vorderachse 1 und der Hinterachse 2 gesteuert.
  • Der Bremsenreibwert cp stellt dabei die von der jeweiligen Radbremse VR, VL, HR, HL erzeugte Bremskraft dar, welche diese bei einem bestimmten zugeführten Bremsdruck ausführt. Der Bremsenreibwert cp ist vorzugsweise in einer Kennlinie in Abhängigkeit von den Temperaturwerten TVR, TVL, THR, THL und/oder den Schlupfwerten SVR, SVL, SHR, SHL in einem Steuergerät 3 hinterlegt.
  • Bei diesem Steuergerät 3 handelt es sich insbesondere um ein Steuergerät eines Fahrerassistenzsystems, beispielsweise eines Antiblockiersystems, einer Antriebsschlupfregelung oder eines elektronischen Stabilitätsprogramms, in welches das Verfahren zur Steuerung der Bremsanlage implementiert ist.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die Temperaturwerte TVR, TVL, THR, THL und die Schlupfwerte SVR, SVL, SHR, SHL mittels geeigneter Erfassungseinheiten 4.1 bis 4.4, z. B. Sensoren, erfasst und dem Steuergerät 3 zugeführt. In nicht näher dargestellten Weiterbildungen der Erfindung können die Temperaturwerte TVR, TVL, THR, THL und die Schlupfwerte SVR, SVL, SHR, SHL alternativ in Kennlinien in dem Steuergerät 3 hinterlegt sein und aus anderen messbaren Größen der Radbremsen, beispielsweise einer Reibleistung, abgleitet werden.
  • Dieses Steuergerät 3 umfasst weiterhin ein Brems-Temperatur-Modell BTM, welchem die Temperaturwerte TVR, TVL, THR, THL und die Schlupfwerte SVR, SVL, SHR, SHL zugeführt werden.
  • Mittels des Brems-Temperatur-Modells BTM wird aus den Temperaturwerten TVR, TVL ein Temperaturmittelwert TVA der Vorderachse 1 gemäß der folgenden Gleichung gebildet:
    Figure 00060001
  • Aus den Temperaturwerten THR, THL der Hinterachse 2 wird ebenfalls ein Temperaturmittelwert THA gebildet.
  • Figure 00070001
  • Anschließend wird mittels des Brems-Temperatur-Modells BTM aus den Temperaturmittelwerten TVA und THA der verschiedenen Achsen 1 und 2 der Differenz-Temperaturwert DT gebildet. DT = TVA – THA [3]
  • Weiterhin werden aus den Schlupfwerten SVR, SVL, der Vorderachse 1 gemäß:
    Figure 00070002
    und aus den Schlupfwerten SHR, SHL der Hinterachse 2 gemäß:
    Figure 00070003
    ein Schlupfmittelwert SVA bzw. ein Schlupfmittelwert SHA gebildet.
  • Auch aus den Schlupfmittelwerten SVA und SHA wird ein Differenzschlupfwert DS gebildet. DS = SVA – SHA [6]
  • Zusätzlich wird ein aus den Schlupfmittelwerten SVA und SHA gemäß der folgenden Gleichung [7] ein Schlupfverhältnis SV ermittelt.
  • Figure 00080001
  • 2 stellt einen Programmablaufplan einer Steuerung der Bremsanlage gemäß 1 dar, wobei in Abhängigkeit von den in den Gleichungen [1] bis [7] ermittelten Größen die Bremskraft zwischen der Vorderachse 1 und der Hinterachse 2 gesteuert wird.
  • Dabei wird zunächst einem Bremskraftverhältnis KBKV zwischen der Vorderachse 1 und der Hinterachse 2 ein Startwert zugeordnet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist dies der Startwert "3", welcher wiedergibt, dass drei Viertel der Bremskraft auf die Radbremsen VR und VL der Vorderachse 1 und ein Viertel der Bremskraft auf die Radbremsen HR und HL der Hinterachse 2 geleitet werden. Dabei handelt es sich jedoch nur um ein Beispiel, das heißt der Startwert kann auch abweichende Werte annehmen.
  • Da sich jedoch aufgrund verschiedener Einflussfaktoren, wie z. B. Verschleiß und Wetterbedingungen, das einzustellende Bremskraftverhältnis KBKV ändern muss, wird dies mittels einer Korrektur, welche von einer Fahrzeug-Bremsenauslegung, einem Zustand der Bremsanlage, den Bremsenreibwerten cp der verschiedenen Radbremsen VR, VL, HR, HL, einer Fahrzeugbeladung und weiteren Faktoren abhängen, an diese Einflussfaktoren angepasst.
  • Diese Korrektur wird vorzugsweise bei den ersten nach einem Neustart des Fahrzeuges ausgeführten Bremsungen, d. h. Kaltbremsungen, durchgeführt. Dabei wird einerseits ein von einem Hauptbremszylinder erzeugter Gesamtdruck erfasst und andererseits werden die Schlupfmittelwerte SVA und SHA der Vorderachse 1 und der Hinterachse 2 bei Druckwerten ermittelt, die größer und/oder kleiner als der Gesamtdruck des Hauptbremszylinders sind.
  • Aus diesen ermittelten Schlupfmittelwerten SVA und SHA wird wiederum ein Mittelwert des Schlupfes der Vorderachse 1 und des Schlupfes der Hinterachse 2 und ein daraus resultierender Korrekturwert ermittelt.
  • Diese Ermittlung ist im Folgenden anhand der Gleichungen [8] bis [16] bei einem Gesamtdruck des Hauptbremszylinders von 10, 20 und 30 bar gezeigt. Diese Gleichungen sind auch auf die Ermittlung von Mittelwerten des Schlupfes bei abweichenden Gesamtdrücken des Hauptbremszylinders, beispielsweise 15, 40 oder 50 bar, übertragbar.
  • Bei einem Gesamtdruck von 10, 20 und 30 bar ergeben sich die Mittelwerte des Schlupfes an der Vorderachse 1 bzw. der Hinterachse 2 und der Korrekturwert KM wie folgt:
    Figure 00090001
    Figure 00100001
  • Aus diesen Korrekturwerten KM bei verschiedenen Gesamtdrücken wird weiterhin ein Gesamt-Korrekturwert KMBKV gemäß:
    Figure 00100002
    ermittelt.
  • Die Anzahl N der durchzuführenden Bremsungen, welche zu einer Ermittlung des Gesamt-Korrekturwertes KMBKV notwendig sind, ist fest vorgegebenen oder variabel.
  • Nach der Ermittlung des Gesamt-Korrekturwertes KMBKV wird das Bremskraftverhältnis KBKV durch diesen ersetzt.
  • Zu einer Überwachung der Temperaturen an der Vorderachse 1 und der Hinterachse 2 werden ständig die Temperaturwerte TVR, TVL, THR, THL erfasst und aus diesen die Temperaturmittelwerte TVA und THA gebildet. Überschreiten die Temperaturmittelwerte TVA und/oder THA einen vorgegebenen Temperaturgrenzwert TVA_MAX und/oder THA_MAX, wird ein neuer Gesamt-Korrekturwertes KMBKV_NEU ermittelt, mittels welchem die Bremskraft an den verschiedenen Achsen 1 und 2 derart eingestellt wird, dass ein Überhitzung der Radbremsen VR, VL, HR, HL verringert oder vermieden wird.
  • So wird beispielsweise bei einer Überschreitung des Temperaturgrenzwertes TVA_MAX an der Vorderachse 1 die Bremskraft an der Hinterachse 2 derart erhöht, dass die Verzögerung des Fahrzeuges sich nicht ändert und die Radbremsen VR und VL der Vorderachse 1 sich abkühlen. Der Bremsdruck an der Hinterachse wird aber nur soweit, d. h. bis zu einem Erreichen eines vorgegeben Maximalwertes oder Bremskraft-Verhältniswertes, erhöht, dass eine Stabilität des Fahrverhaltens nicht negativ beeinflusst wird.
  • Wird jedoch mehr Bremsenergie, beispielsweise bei einer Notbremsung, benötigt, so wird unabhängig von den Temperaturwerten TVR, TVL, THR, THL die Bremskraft mittels der Radbremsen VR, VL, HR, HL ausgeführt, welche für die auszuführende Bremsung erforderlich ist.
  • Zusätzlich werden zu der Steuerung der Bremskraftverteilung der Differenztemperaturwert DT, das Schlupfverhältnis SV und der Differenzschlupfwert DS mit einem jeweils zugehörigen Grenzwert DTGrenz bzw. Sollwert SVSoll und DSSoll verglichen.
  • Da bei einer Überschreitung des Grenzwertes DTGrenz durch die Differenztemperaturwert DT und einer Überschreitung der Sollwerte SVSoll und DSSoll durch das Schlupfverhältnis SV und den Differenzschlupfwert DS jeweils der Bremsenreibwert cp der sich erwärmenden Radbremse VR, VL, HR, HL sinkt, wird ebenfalls der neue Gesamt-Korrekturwert KMBKV_NEU ermittelt und die Bremskraft an den verschiedenen Achsen 1 und 2 derart eingestellt, dass ein Überhitzung der Radbremsen VR, VL, HR, HL verringert oder vermieden und somit ein weiteres Sinken des Bremsenreibwertes cp verhindert wird.
  • Dabei kann die Bremskraftverteilung in einer Weiterbildung der Erfindung auch für jede der Radbremsen VR, VL, HR, HL separat gesteuert werden, so auch eine Kurvenfahrt des Fahrzeuges unterstützt wird und gezielte Eingriffe in das Fahrverhalten zur Stabilisierung desselben möglich sind.
  • Da das Brems-Temperatur-Modell BTM wie bereits beschrieben vorzugsweise Bestandteil eines Steuergerätes 4 eines Fahrerassistenzsystems ist, ist die Bremskraftverteilung in gewinnbringender Weise mittels des Fahrerassistenzsystems und der bereits zur Realisierung von dessen Funktionen vorgesehenen Komponenten steuerbar.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10012448 A1 [0004]

Claims (7)

  1. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage für ein Fahrzeug mit zumindest zwei gebremsten Achsen und zu den Achsen zugeordneten Radbremsen (VR, VL, HR, HL), bei dem Temperaturwerte (THR, THL, TVR, TVL) der Radbremsen (VR, VL, HR, HL) ermittelt und einem Brems-Temperatur-Modell (BTM) zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass aus den ermittelten Temperaturwerten (THR, THL, TVR, TVL) und aus Schlupfwerten (SHR, SHL, SVR, SVL) der jeweiligen Radbremse (VR, VL, HR, HL) ein Verhalten eines spezifischen Bremsenreibwertes (cp) abgeleitet wird und in Abhängigkeit von den Temperaturwerten (THR, THL, TVR, TVL), Schlupfwerten (SHR, SHL, SVR, SVL) und dem Verhalten des jeweiligen Bremsenreibwertes (cp) der Radbremsen (VR, VL, HR, HL) eine Bremskraftverteilung zwischen den Radbremsen (VR, VL, HR, HL) der Achsen, insbesondere einer Vorderachse (1) und einer Hinterachse (2), gesteuert wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei sinkendem Bremsenreibwert (cp) die Bremskraft einer oder mehrerer zugehörigen Radbremsen (VR, VL, HR, HL) einer Achse verringert und die Bremskraft einer oder mehrerer Radbremsen (VR, VL, HR, HL) der anderen Achse erhöht wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft an Radbremsen (VR, VL, HR, HL) der Hinterachse (2) bis zu einem Erreichen eines vorgegebenen Maximalwertes oder Bremskraft-Verhältniswertes erhöht wird.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraftverteilung für jede Radbremse (VR, VL, HR, HL) separat gesteuert wird.
  5. Verfahren nach einem der Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus Temperaturwerten (THR, THL, TVR, TVL) von mehreren Radbremsen (VR, VL, HR, HL) einer Achse ein Temperaturmittelwert (THA, TVA) und aus Temperaturmittelwerten (THA, TVA) verschiedener Achsen ein Differenztemperaturwert (DT) gebildet werden.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass aus Schlupfwerten (SHR, SHL, SVR, SVL) von mehreren Radbremsen (VR, VL, HR, HL) einer Achse ein Schlupfmittelwert (SHA, SVA) und aus Schlupfmittelwerten (SHA, SVA) verschiedener Achsen ein Differenzschlupfwert (DS) und/oder ein Schlupfverhältnis (SV) gebildet wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraftverteilung mittels eines Fahrerassistenzsystems gesteuert wird.
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