DE102009010403B4

DE102009010403B4 - Verfahren zum Betrieb einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE102009010403B4
Application number: DE102009010403.8A
Authority: DE
Inventors: Tobias BERGMANN; Thomas Hoche; Benjamin Jüstel; Guntjof Magel
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2008-03-01
Filing date: 2009-02-26
Publication date: 2024-05-08
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: DE102009010403A1

Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeugbremsanlage mit einem pedalbetätigbaren Unterdruckbremskraftverstärker (14) mit nachgeschaltetem Hauptzylinder (21) zur Erzeugung einer Hilfskraft, wobei eine Annäherung an einen Punkt des Unterschreitens eines vorgegebenen Verhältnisses der Hilfskraft zur Betätigungskraft erkannt wird und unmittelbar vor dem oder beim Unterschreiten dieses Verhältnisses mit Hilfe einer hydraulischen Pumpe (16, 16') ein Solldruck auf Grundlage einer Solldruckanforderung (prequest) erzeugt wird, der zum Ausgleich der Auswirkungen des Unterschreitens des vorgegebenen Verhältnisses der Hilfskraft zur Betätigungskraft auf einen Ist-Druck benötigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Stillstand des Kraftfahrzeugs ein Maximalwert (prequestmax) der Solldruckanforderung (prequest) ermittelt wird und unabhängig vom zeitlichen Verlauf der Solldruckanforderung (prequest) als minimaler Wert der Solldruckanforderung (prequest) verwendet wird bis der Fahrzeugführer das Bremspedal (23) löst.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeugbremsanlage mit einem pedalbetätigbaren Unterdruckbremskraftverstärker mit nachgeschaltetem Hauptzylinder zur Erzeugung einer Hilfskraft, wobei eine Annäherung an einen Punkt des Unterschreitens eines vorgegebenen Verhältnisses der Hilfskraft zur Betätigungskraft erkannt wird und unmittelbar vor dem oder beim Unterschreiten dieses Verhältnisses mit Hilfe einer hydraulischen Pumpe ein Solldruck auf Grundlage einer Solldruckanforderung erzeugt wird, der zum Ausgleich der Auswirkungen des Unterschreitens des vorgegebenen Verhältnisses der Hilfskraft zur Betätigungskraft auf einen Ist-Druck benötigt wird.
Zur Unterstützung der vom Fahrer ausgeübten Bremskraft am Bremspedal werden Unterdruckbremskraftverstärker mit nachgeschaltetem Hauptzylinder eingesetzt. Der Unterdruckbremskraftverstärker besteht aus mindestens zwei Kammern, die eine Druckdifferenz aufweisen. Diese Kammern sind die Arbeitskammer und die Unterdruckkammer, welche in der Bremsanlage so integriert werden, dass die Arbeitskammer mit der Atmosphäre verbunden wird, während die Unterdruckkammer mit Hilfe einer Unterdruckversorgung entlüftet wird. Beide Kammern sind durch eine Membrane getrennt. Der vom Verbrennungsmotor oder einer Vakuumpumpe zur Verfügung gestellte Unterdruck unterstützt die vom Fahrer aufzubringende Pedalkraft. Abhängig vom verfügbaren Unterdruck wird bei bestimmten Pedalkräften ein Zustand erreicht, bei dem eine weitere Erhöhung der Kraft auf die Betätigungseinheit nur durch eine Steigerung der Pedalkraft möglich ist, da der Unterdruckbremskraftverstärker die maximal mögliche Unterstützungskraft erreicht hat. Diesen Zustand bezeichnet man als Aussteuerpunkt des Unterdruckbremskraftverstärkers.
Aus der EP 1 651 490 B1 ist ein Verfahren zur Bremskraftunterstützung im Bereich des Aussteuerpunktes eines Unterdruckbremskraftverstärkers bekannt. Bei dem vorbekannten Verfahren wird zunächst die Annäherung an den Punkt des Unterschreitens eines vorgegebenen Verhältnisses der Hilfskraft zur Betätigungskraft, den Aussteuerpunkt erkannt. Vor oder beim Unterschreiten dieses Verhältnisses wird bei dem vorbekannten Verfahren ein größerer Solldruck erzeugt als der Solldruck, welcher zum Ausgleich der Auswirkungen des Unterschreitens des vorgegebenen Verhältnisses der Hilfskraft zur Betätigungskraft auf einen Ist-Druck benötigt wird. Wird im Stillstand des Kraftfahrzeugs der Aussteuerpunkt erreicht kann es aufgrund der Solldruckerzeugung, die mit Hilfe einer hydraulischen Pumpe realisiert wird, zu störenden Rückwirkungen am Bremspedal in Form von Vibrationen oder Schwingungen führen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung dahingehend zu verbessern, dass Rückwirkungen am Bremspedal vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass im Stillstand des Kraftfahrzeugs ein Maximalwert der Solldruckanforderung ermittelt wird und unabhängig vom zeitlichen Verlauf der Solldruckanforderung als minimaler Wert der Solldruckanforderung verwendet wird bis der Fahrzeugführer das Bremspedal löst.
Dabei wird der Druck im Hauptzylinder fortlaufend sensiert, um einen Anstieg der Solldruckanforderung über den zuvor bestimmten Maximalwert zu ermitteln.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Lösen des Bremspedals durch den Fahrzeugführer durch ein Absinken des Drucks im Hauptzylinder unterhalb eines vorbestimmten Wertes erkannt wird. Dabei entspricht der vorbestimmte Wert vorzugsweise 20% bis 50% der maximalen Solldruckanforderung.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass nach einem erkannten Lösen des Bremspedals die Solldruckanforderung in Form einer Druckabbaurampe kontinuierlich reduziert wird. Dabei wird ein als analog regelbar ausgebildetes Trennventil entsprechend der Druckabbaurampe angesteuert, um den Druckabbau in den Radbremsen zu gewährleisten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Teildarstellung eines Bremssystems zeigt, an dem das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist und
2 ein zeitlicher Verlauf des Drucks im Hauptzylinder zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Ein Schaltplan der Fahrzeugbremsanlage, an der das vorliegende Verfahren durchführbar ist, ist in 1 dargestellt. Die Fahrzeugbremsanlage weist hydraulisch betätigbare Radbremsen FL, FR, RR, RL an allen vier Fahrzeugrädern auf. Die Bezeichnung FL steht dabei für den englischen Begriff „Front-Left“, mit welcher die Radbremse vorne links bezeichnet wird. Gleiches gilt entsprechend für die Radbremse vorne rechts und für die Radbremsen an der Hinterachse. Die hydraulisch betätigbaren Radbremsen FL, FR, RR, RL werden mit Hilfe eines pedalbetätigten Druckgebers 14, der als Vakuum-Bremskraftverstärker ausgebildet ist und dem ein Hauptzylinder 21 nachgeschaltet ist, mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagt. Zur Beaufschlagung der hydraulischen Radbremsen FL, FR, RR, RL mit einem Druck sind die hydraulisch betätigbaren Radbremsen FL, FR, RR, RL unter Zwischenschaltung von Einlassventilen 3, 4, 5, 6 über eine Hydraulikleitung 17, 18 mit dem Hauptzylinder 21 verbunden. Bei einem Druckabbau wird das eingesteuerte Druckmittel über Auslassventile 9, 10, 11, 12 in zwei Niederdruckspeicher 19, 20 abgelassen. Zur Ermittlung des hydraulischen Drucks ist ein Drucksensor 13 in der vom Hauptzylinder 21 ausgehenden hydraulischen Leitung 17 vorgesehen.
Ausgehend vom pedalbetätigbaren Druckgeber 14 mit nachgeschaltetem Hauptbremszylinder 21 sind stromabwärts jedem der beiden hydraulischen Bremskreise ein Trennventil 1, 2 und ein elektrisches Umschaltventil 7, 8 zugeordnet. Die Trennventile 1, 2 sind analog regelbare stromlos offene SO-Ventile und werden für alle Regelungen während eines aktiven Druckaufbaus durch eine hydraulische Pumpe 16, 16' benötigt. Die Trennventile 1, 2 werden in diesen aktiven Druckaufbauphasen durch die hydraulische Pumpen 16, 16' geschlossen, damit der Druckaufbau nicht in den Hauptbremszylinder 21 eingesteuert wird. Das elektrische Umschaltventil 7, 8 - kurz auch EUV genannt - ist ein stromlos geschlossenes SG-Ventil, das eine Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 21 und der Saugseite der Pumpe herstellt oder unterbricht. Im angesteuerten Zustand ist das elektrische Umschaltventil 7, 8 offen und die Pumpe 16, 16' kann Bremsflüssigkeit aus dem Hauptzylinder 21 ansaugen und für die Erzeugung einer hydraulischen Bremskraftunterstützung zur Verfügung stellen.
Die maximal mögliche Unterstützungskraft des Unterdruckbremskraftverstärkers 14 ist gegeben, wenn die Arbeitskammer vollständig belüftet ist und in der Arbeitskammer der Atmosphärendruck herrscht. Diesen Zustand bezeichnet man als Aussteuerpunkt des Unterdruckbremskraftverstärkers 14. Im Aussteuerpunkt ist also die maximale Druckdifferenz zwischen der Arbeitskammer und der Unterdruckkammer erreicht. Eine weitere Erhöhung der Kraft auf den Hauptbremszylinderkolben, der sich im Hauptzylinder 21 befindet, ist nur durch eine noch größere Pedalkraft durch den Fahrer möglich. Bei einem weiteren Anstieg der Pedalkraft erhöht sich der hydraulische Druck im Bremssystem nur noch unverstärkt. Die führt dazu, dass nach dem Überschreiten des Aussteuerpunktes eine weitere Erhöhung der Bremskraft einen wesentlich erhöhten Kraftaufwand am Bremspedal 23 erfordert.
Zur Behebung dieses Problems ist es bekannt, beim Erreichen des Aussteuerpunktes auf eine hydraulische Verstärkung umzuschalten und eine hydraulische Pumpe 16, 16' anzusteuern, die einen zusätzlichen Solldruck aufbaut. Dieser zusätzliche Solldruck wird auf Grundlage einer Solldruckanforderung p_request erzeugt und gleicht die Auswirkungen der fehlenden Bremskraftunterstützung durch den Unterdruckbremskraftverstärker 14 aus. Die Solldruckanforderung p_requ-_est berechnet sich aus mit folgender Formel: $p_{r e q u e s t} = p_{D I F F} * V_{X} + p_{K N E E}$
dabei ist p_KNEE der Druckwert des Aussteuerpunkt $p_{D I F F} = p_{T H Z} - p_{K N E E}$
und Vx der Verstärkungsfaktor des Unterdruckbremskraftverstärkers 14.
Die hydraulische Bremskraftunterstützung wird aktiviert, wenn der Druck im Hauptzylinder 21 den Aussteuerpunkt des Unterdruckbremskraftverstärkers 14 zum Zeitpunkt T₁ in 2 überschreitet. Durch die darauf folgende Aktivierung der hydraulischen Pumpe 16, 16' und dem Öffnen des Umschaltventils 7, 8 und dem Schließen des Trennventils 1, 2, wird ein Bremsflüssigkeitsvolumen aus dem Hauptzylinder 21 in die Radbremszylinder verschoben. Durch die Pumpenaktivierung verringert sich bei gleich bleibendem Pedalweg der Hauptzylinderdruck P_THZ. Das heißt, der Fahrzeugführer lässt seinen Fuß auf dem Bremspedal 23 ohne den Pedalweg zu verändern. Da die Differenz aus Hauptzylinderdruck p_THZ und Aussteuerpunkt P_DIFF die Sollgröße für die Einstellung des gewünschten Raddruckes P_request darstellt, wird somit auch der von der Pumpe 16, 16' angeforderte hydraulische Druck, verringert. Der weiter sinkende Hauptzylinderdruck p_THZ führt dann zu einer Abschaltung der hydraulischen Bremskraftunterstützung zum Zeitpunkt T₂. Die Folge ist das Öffnen des Trennventils 1, 2 und die Bremsflüssigkeit fließt ungehindert aus den Radbremszylindern in den Hauptzylinder 21 zurück. Daraufhin steigt der Hauptzylinderdruck p_THZ wieder an und der Vorgang beginnt erneut. Es kommt zu einer mechanisch bedingten Dauerschwingung am Bremspedal 23.
Das erfindungsgemäße Verfahren sieht daher Folgendes vor: Wenn sich das Fahrzeug im Stillstand befindet und der Hauptzylinderdruck p_THZ den Aussteuerpunkt p_KNEE zum Zeitpunkt T₁ überschreitet, wird eine spezielle Regelstrategie für die Berechnung der Druckanforderung p_request verwendet. Diese Regelstrategie sieht vor, dass die hydraulische Bremskraftunterstützung aktiviert wird, wenn der Hauptzylinderdruck p_THZ das Niveau des Aussteuerpunkts p_KNEE überschreitet. Die Druckanforderung p_request für die Bremskraftunterstützung wird aus der Differenz von Hauptzylinderdruck p_THZ und Aussteuerpunkt p_KNEE gebildet und es wird ein Maximalwert p_requestmax der Solldruckanforderung p_request ermittelt, der unabhängig vom zeitlichen Verlauf der Solldruckanforderung p_request als minimaler Wert verwendet wird bis der Fahrzeugführer das Bremspedal 23 löst. Ein Absinken der Druckanforderung p_request wird also nicht zugelassen. Der Maximalwert des angeforderten Drucks P_requestmax wird solange gehalten, bis der Fahrer das Bremspedal 23 löst und der Hauptzylinderdruck p_THZ bis unter einen einstellbaren Wert zum Zeitpunkt T₃ absinkt. Fällt der Hauptzylinderdruck p_THZ unter einen einstellbaren Wert, wird das Lösen des Bremspedals 23 durch den Fahrzeugführer erkannt und die Beendigung der hydraulischen Bremskraftunterstützung eingeleitet, wie beim Zeitpunkt T₃. Dieser einstellbare Wert entspricht 20% bis 50% der maximalen Solldruckanforderung p_requestmax. Zur Beendigung der hydraulischen Bremskraftunterstützung wird die Solldruckanforderung p_request in Form einer Druckabbaurampe kontinuierlich reduziert um dem Fahrer ein komfortables Pedalgefühl zu geben.
Während des gesamten Verfahrens ist der Fahrzeugführer durch stärkere Betätigung des Bremspedals 23 und Erhöhung von des Differenzdruckwerts P_DIFF in der Lage den hydraulischen Bremsdruck zu erhöhen. Der zuvor bestimmte Maximalwert p_requestmax wird daher als minimaler Wert der Solldruckanforderung p_request verwendet, sodass ein Absinken der Druckanforderung p_request nicht ermöglicht wird, um die beschriebene Schwingung am Bremspedal 23 zu verhindern. Dagegen ist eine Erhöhung der Druckanforderung p_request stets zulässig.
Bezugszeichenliste

1: Trennventil
2: Trennventil
3: Einlassventil
4: Einlassventil
5: Einlassventil
6: Einlassventil
7: elektrisches Umschaltventil
8: elektrisches Umschaltventil
9: Auslassventil
10: Auslassventil
11: Auslassventil
12: Auslassventil
13: Drucksensor
14: Unterdruckbremskraftverstärker
16, 16': hydraulische Pumpe
17: hydraulische Leitung
18: hydraulische Leitung
19: Niederdruckspeicher
20: Niederdruckspeicher
21: Hauptzylinder
22: Vorratsbehälter
23: Bremspedal

Claims

Verfahren zum Betrieb einer Fahrzeugbremsanlage mit einem pedalbetätigbaren Unterdruckbremskraftverstärker (14) mit nachgeschaltetem Hauptzylinder (21) zur Erzeugung einer Hilfskraft, wobei eine Annäherung an einen Punkt des Unterschreitens eines vorgegebenen Verhältnisses der Hilfskraft zur Betätigungskraft erkannt wird und unmittelbar vor dem oder beim Unterschreiten dieses Verhältnisses mit Hilfe einer hydraulischen Pumpe (16, 16') ein Solldruck auf Grundlage einer Solldruckanforderung (p_request) erzeugt wird, der zum Ausgleich der Auswirkungen des Unterschreitens des vorgegebenen Verhältnisses der Hilfskraft zur Betätigungskraft auf einen Ist-Druck benötigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Stillstand des Kraftfahrzeugs ein Maximalwert (p_requestmax) der Solldruckanforderung (p_request) ermittelt wird und unabhängig vom zeitlichen Verlauf der Solldruckanforderung (p_request) als minimaler Wert der Solldruckanforderung (p_request) verwendet wird bis der Fahrzeugführer das Bremspedal (23) löst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Hauptzylinder (21) fortlaufend sensiert wird, um einen Anstieg der Solldruckanforderung (p_re-quest) über den zuvor bestimmten Maximalwert (p_requestmax) zu ermitteln.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösen des Bremspedals (23) durch den Fahrzeugführer durch ein Absinken des Drucks im Hauptzylinder (21) unterhalb eines vorbestimmten Wertes erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der vorbestimmte Wert vorzugsweise 20% bis 50% der maximalen Solldruckanforderung (p_requestmax) entspricht.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass nach einem erkannten Lösen des Bremspedals (23) die Solldruckanforderung (p_request) in Form einer Druckabbaurampe kontinuierlich reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein als analog regelbar ausgebildetes Trennventil (1, 2) entsprechend der Druckabbaurampe angesteuert wird, um den Druckabbau in den Radbremsen zu gewährleisten.