DE102011080825A1

DE102011080825A1 - Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug sowie hydraulisches Bremssystem

Info

Publication number: DE102011080825A1
Application number: DE102011080825A
Authority: DE
Inventors: Ian Moore; Thomas Svensson; Rudolf Daniels
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-08-11
Filing date: 2011-08-11
Publication date: 2013-02-14
Anticipated expiration: 2031-08-12
Also published as: CN102975703B; CN102975703A; US9085287B2; US20130066533A1; DE102011080825B4

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, sowie ein hydraulisches Bremssystem. Ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bremssystem einen Hauptbremszylinder und ein elektronisches Steuergerät mit ABS-Funktion aufweist, weist folgende Schritte auf: Ermitteln, ob ein vom Fahrer angeforderter Bremsdruck einen Wert überschreitet, bei welchem wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs blockiert (10); und elektromechanisches Ansteuern (40) des Hauptbremszylinders, für den Fall des Überschreitens, derart, dass der von dem Hauptbremszylinder erzeugte Bremsdruck auf einen Wert reduziert wird, welcher niedriger als der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug sowie ein hydraulisches Bremssystem.
Wenngleich die vorliegende Erfindung insbesondere vorteilhaft in Verbindung mit SUVs und Lastkraftwagen einsetzbar ist, ist die Erfindung hierauf nicht beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung allgemein in Verbindung mit einem hydraulischen Bremssystem eines Fahrzeugs beliebiger Größe einsetzbar.
Von Seiten der Fahrzeughersteller werden zahlreiche Anstrengungen unternommen, den Anhalteweg ihrer Kraftfahrzeuge zu reduzieren (z. B. von einer Geschwindigkeit von 100 km/h bis zum Stillstand des Kraftfahrzeuges), was sich nicht zuletzt auch in positiveren Testberichten in Fachmagazinen niederschlägt. Hierbei bilden die Fahrzeugreifen einen wesentlichen begrenzenden Faktor für den Anhalteweg. Des Weiteren können Maßnahmen zur Reduzierung des Anhalteweges auch die sorgfältige und gezielte Einstellung eines Antiblockierbremssystems (ABS) beinhalten, wie es standardmäßig in der Serienproduktion von PKWs, Lastkraftwagen und SUVs, insbesondere in Europa, Nordamerika und Kanada, vorgesehen ist.
Aus der US 2010/0225159 A1 ist ein Bremssystem für Kraftfahrzeuge bekannt, bei welchem zur Ermöglichung des Verzichts auf eine aufwendige, energetisch ungünstige und einen Ausfall des Bremssystems begünstigende Zwischenspeicherung hydraulischer Stellenergie eine Druckbereitstellungseinrichtung durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung gebildet wird, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator betätigbar ist, welcher von einem elektrischen Energiespeicher mit Energie versorgt wird.
Aus der US 2010/0241330 A1 ist eine kombinierte Bremsanlage, insbesondere für Kraftfahrzeuge, bekannt, bei welcher die Betätigung der einer Fahrzeugachse zugeordneten Radbremsen durch elektromechanische Aktuatoren erfolgt. Hierbei wird ein hydraulischer Druck mit Hilfe von in einer elektrohydraulischen Steuer- und Regeleinheit integrierten Drucksensoren ermittelt. Auf Grundlage dieses Druckwertes werden die elektromechanisch betätigbaren Radbremsen angesteuert, wobei unter Berücksichtigung einer Bremskraftverteilungsfunktion zwischen Vorder- und Hinterachse eine Zuspannkraft der Radbremsen eingestellt wird. Außerdem können die elektromechanisch betätigbaren Bremsen nach Maßgabe des Betätigungsweges des Bremspedals gemäß dem Fahrerverzögerungswunsch angesteuert werden.
Aus der US 2010/0259096 A1 ist eine elektrohydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem mit dem Hauptbremszylinder zusammenwirkenden Wegsimulator sowie einer durch eine hydraulische Pumpe und einen Hochdruckspeicher gebildeten Druckquelle bekannt, wobei in der Verbindung zwischen den Radbremsen und der Druckquelle eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die sowohl hydraulisch durch den vom Hauptbremszylinder bereitgestellten Druck als auch durch eine Fremdkraft betätigbar ist. Hierbei gibt die Ventilanordnung vorzugsweise einen analog steuerbaren hydraulischen Bremsdruck ab, mit dem die Radbremsen beaufschlagbar sind. Zum Aufbringen der Fremdkraft kann insbesondere ein elektrischer Aktuator vorgesehen sein.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug sowie ein hydraulisches Bremssystem bereitzustellen, welche eine weitere Verringerung des Anhalteweges ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie das hydraulische Bremssystem gemäß den Merkmalen des nebengeordneten Patentanspruches 4 gelöst.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bremssystem einen Hauptbremszylinder und ein elektronisches Steuergerät mit ABS-Funktion aufweist, weist folgende Schritte auf:

– Ermitteln, ob ein vom Fahrer angeforderter Bremsdruck einen Wert überschreitet, bei welchem wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs blockiert; und
– Elektromechanisches Ansteuern des Hauptbremszylinders, für den Fall des Überschreitens, derart, dass der von dem Hauptbremszylinder erzeugte Bremsdruck auf einen Wert reduziert wird, welcher niedriger als der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Konzept zugrunde, das elektronische Steuergerät mit ABS-Funktion durch einen mechatronischen Hauptbremszylinder zu unterstützen, indem bereits der von dem Hauptbremszylinder erzeugte Bremsdruck unter Entlastung der ABS-Funktion auf ein geeignetes Niveau reduziert wird, welches eine wesentlich feinere bzw. exaktere Steuerung der individuellen Radbremsdrücke erlaubt und es somit auch ermöglicht, den Radschlupf und letztlich die Fahrzeuggeschwindigkeit feiner bzw. exakter zu steuern. Auf diese Weise kann ein reduzierter Anhalteweg erzielt werden. Unter einem mechatronischen Hauptbremszylinder wird im Rahmen der vorliegenden Anmeldung ein Hauptbremszylinder verstanden, welcher durch eine elektromechanische Einrichtung gesteuert wird. Bei dieser Einrichtung kann es sich insbesondere um ein mechatronisches elektronisches Stabilitätssteuerungsmodul (ESC) handeln.
Die durch die erfindungsgemäße Verwendung eines derartigen mechatronischen Hauptbremszylinders erzielte Reduzierung des Hauptbremsdrucks auf einen Wert, welcher niedriger als vom Fahrer gefordert, aber immer noch höher ist, als der Bremsdruck, der durch die ABS-Funktion eingestellt würde, ist insbesondere dann von besonderer Bedeutung, wenn der Fahrer auf einer Fahrbahn mit niedrigem Reibungskoeffizienten eine Vollbremsung vornimmt. In diesem Falle fordert der Fahrer einen vergleichsweise hohen Bremsdruck an. Da die Reifen des Kraftfahrzeuges bereits bei einem sehr viel geringeren Bremsdruck blockieren (d. h. aufhören, zu rotieren), wird das elektronische Steuergerät mit ABS-Funktion üblicherweise in einer solchen Situation in hohem Maße in Anspruch genommen, wobei dieses eine resultierende große, überschüssige Menge an Bremsflüssigkeit aus dem System pumpen muß.
Typische ABS-Ereignisse treten auf, weil der Fahrer des Fahrzeuges einen Bremsdruck anfordert, welcher höher ist als der Wert des Bremsdruckes, mit dem die Reifen in Kontakt mit der Fahrbahn gehalten werden können. Die ABS-Funktion wird aktiv, wenn ein oder mehrere Fahrzeugreifen blockieren (d. h. eine Geschwindigkeit von Null aufweisen). Dies wird auch als 100-%-iger Radschlupf bezeichnet. Der Bremsdruck auf das blockierte Rad bzw. die blockierten Räder wird herkömmlicherweise mittels der ABS-Funktion auf ein Niveau (z.B. auf einen Radschlupf von etwa 20%) reduziert, bei dem das Rad auf der jeweiligen Fahrbahnoberfläche weiter rotieren kann.
Durch Verwendung eines mechatronischen Hauptbremszylinders kann der Hauptbremsdruck auf ein Niveau reduziert werden, welches an sämtlichen Radbremsen niedriger als vom Fahrer gefordert ist, jedoch immer noch höher, als es die Einstellung durch das elektronische Steuergerät mit ABS-Funktion ergeben würde. Hierdurch wird gewährleistet, dass die ABS-Funktion in geringerem Maße tätig sein muß, d. h., eine geringere Bremsdruckreduzierung vornehmen muß. Dies hat wiederum zur Folge, dass die ABS-Funktion in erhöhtem Maße dazu in der Lage ist, das ABS-Ereignis exakter und feiner zu steuern. Im Ergebnis kann so eine weitere Verringerung des Anhalteweges erzielt werden.
Gemäß einer Ausführungsform wird der von dem Hauptbremszylinder erzeugte Bremsdruck auf einen Wert reduziert, welcher höher als ein durch die ABS-Funktion ohne diese Reduzierung an dem betreffenden Rad des Kraftfahrzeugs eingestellter Bremsdruck ist.
Gemäß einer Ausführungsform weist das Verfahren ferner den Schritt auf: Weiteres Reduzieren des an dem betreffenden Rad des Kraftfahrzeugs eingestellten Bremsdruckes durch das elektronische Steuergerät mit ABS-Funktion auf einen Wert, bei welchem ein Blockieren des betreffenden Rades des Kraftfahrzeugs verhindert wird.
Die Erfindung betrifft ferner ein hydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, mit einem Hauptbremszylinder, einer ABS-Funktion und einer elektromechanischen Steuerungseinheit, welche dazu ausgelegt bzw. dahingehend ausgebildet ist, für den Fall, dass ein vom Fahrer angeforderter Bremsdruck einen Wert überschreitet, bei dem wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs blockiert, den von dem Hauptbremszylinder erzeugten Bremsdruck zu reduzieren.
Gemäß einer Ausführungsform ist die elektromechanische Steuerungseinheit dazu ausgelegt, den von dem Hauptbremszylinder erzeugten Bremsdruck auf einen Wert zu reduzieren, welcher höher als ein durch die ABS-Funktion ohne diese Reduzierung an dem betreffenden Rad des Kraftfahrzeugs eingestellter Bremsdruck ist.
Erfindungsgemäß wird es insbesondere durch den Austausch herkömmlicher (mechanischer) Hauptbremszylinder durch ein mechatronisches Bauteil ermöglicht, den vom Fahrer angeforderten Bremsdruck in feineren Schritten einzustellen bzw. abzustimmen, als dies gegenwärtig mit herkömmlichen mechanischen Hauptbremszylindern möglich ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand einer in der Figur dargestellten beispielhaften Implementierung näher erläutert.
Die einzige Figur (1) zeigt ein Flußdiagramm einer beispielhaften Implementierung eines erfindungsgemäßen Verfahrens.
Der erfindungsgemäße Algorithmus wird in bekannter Weise durch eine Motorsteuerung (ECU) oder ein geeignetes Motorsteuerungs-Subsystem, z. B. durch eine ESC-Einheit, im Rahmen einer periodisch (z. B. alle 20 ms) ausgeführten Hintergrundschleife ausgeführt.
Die ausführende Steuerung erhält von einer (nicht dargestellten) über- oder nebengeordneten Steuerung in Schritt 10 die Information, ob sich das Fahrzeug in einem ABS-Modus befindet, d. h., ob eine Reduktion der Bremskraft an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs erforderlich ist. Wenn sich das Fahrzeug nicht im ABS-Modus befindet, wird der Algorithmus unmittelbar beendet (nicht dargestellt).
Falls ein ABS-Modus vorliegt, wird in Schritt 20 berechnet, wie hoch der höchste trotz des ABS-Eingriffs an allen Rädern des Fahrzeugs erforderliche Bremsdruck P_W_ABS_MAX ist.
Außerdem wird in Schritt 30 abgefragt, wie hoch der vom Fahrer (oder einem Bremsassistenzsystem) gewünschte Hauptbremszylinderdruck ist. Dieser Wert wird in der Variable P_TMC_ref hinterlegt.
In Schritt 40 wird dann erfindungsgemäß der Hauptbremszylinderdruck begrenzt, d. h. reduziert, und zwar im Ausführungsbeispiel auf einen Wert P_TMC_adjust, der um einen vorgegebenen Wert P_adjust höher ist als der in Schritt 20 bestimmte höchste erforderliche Wert P_W_ABS_MAX. Damit wird gewährleistet, dass das elektronische Steuergerät mit ABS-Funktion immer noch über eine ausreichende Steuerautorität über den Bremsdruck der einzelnen Räder verfügt. Der Wert P_adjust kann fest vorgegeben sein oder abhängig von dem absoluten Hauptzylinderbremsdruck oder abhängig von den gewünschten Einzelzylinderdrücken variiert werden. Der so bestimmte Wert P_TMC_adjust wird dann in Schritt 40 unmittelbar zur Ansteuerung des Hauptbremszylinder-Aktuators verwendet.
Das elektronische Steuergerät mit ABS-Funktion kann durch die Reduktion des Hauptzylinderbremsdrucks mit geringeren Bremsdruckinterventionen auskommen, was eine präzisere und schnellere ABS-Regelung sowie ggf. eine geringer dimensionierte Auslegung der Bremsdruckaktuatoren des elektronischen ABS-Steuergeräts mit entsprechenden Kosten- und Gewichtseinsparungen ermöglicht.
In Schritt 50 wird überprüft, ob sich das Fahrzeug weiterhin im ABS-Modus befindet. Ist dies der Fall, wird der Hauptbremszylinderdruck unverändert gelassen (P_TMC_adjust, Schritt 60).
Liegt dagegen kein ABS-Modus mehr vor, so wird in Schritt 70 überprüft, ob der aktuell anliegende angepaßte Hauptbremszylinderdruck P_TMC_adjust kleiner bzw. gleich dem vom Fahrer angeforderten Druck ist. Wenn dies der Fall ist, dann wird der Druck P_TMC_adjust auf den vom Fahrer angeforderten Wert oder zumindest in diese Richtung erhöht. Die Erhöhung kann in einem Schritt oder auch stufenweise über mehrere Schleifendurchläufe um ein bestimmtes Inkrement erfolgen, so dass sich sanftere Übergänge ergeben. Die Hintergrundschleife des Verfahrens endet dann bei Schritt 90. Hiernach wird der Algorithmus wie vorstehend erwähnt periodisch erneut ausgeführt.
Die in dem Flußdiagramm dargestellte Reihenfolge und Abfolge der Schritte kann selbstverständlich variiert werden, und es können einzelne Schritte weggelassen oder hinzugefügt werden, sofern damit eine technisch sinnvolle Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens gewährleistet bleibt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 2010/0225159 A1 [0004]
US 2010/0241330 A1 [0005]
US 2010/0259096 A1 [0006]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, wobei das Bremssystem einen Hauptbremszylinder und ein elektronisches Steuergerät mit ABS-Funktion aufweist, mit folgenden Schritten: a) Ermitteln (10), ob ein vom Fahrer angeforderter Bremsdruck einen Wert überschreitet, bei welchem wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs blockiert; und b) Elektromechanisches Ansteuern (40) des Hauptbremszylinders, für den Fall des Überschreitens in Schritt a), derart, dass der von dem Hauptbremszylinder erzeugte Bremsdruck auf einen Wert reduziert wird, welcher niedriger als der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) der von dem Hauptbremszylinder erzeugte Bremsdruck auf einen Wert reduziert wird, welcher höher als ein durch die ABS-Funktion ohne diese Reduzierung an dem betreffenden Rad des Kraftfahrzeugs eingestellter Bremsdruck ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dasss das Verfahren ferner den Schritt aufweist: c) Weiteres Reduzieren des an dem betreffenden Rad des Kraftfahrzeugs eingestellten Bremsdruckes durch die ABS-Funktion auf einen Wert, bei welchem ein Blockieren des betreffenden Rades des Kraftfahrzeugs verhindert wird.
Hydraulisches Bremssystem für ein Kraftfahrzeug, mit: einem Hauptbremszylinder; einem elektronischen Steuergerät mit ABS-Funktion; und einer elektromechanischen Steuerungseinheit, welche dahingehend ausgebildet ist, für den Fall, dass ein vom Fahrer angeforderter Bremsdruck einen Wert überschreitet, bei dem wenigstens ein Rad des Kraftfahrzeugs blockiert, den von dem Hauptbremszylinder erzeugten Bremsdruck zu reduzieren.
Hydraulisches Bremssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Steuerungseinheit dazu ausgelegt ist, den von dem Hauptbremszylinder erzeugten Bremsdruck auf einen Wert zu reduzieren, welcher höher als ein die ABS-Funktion ohne diese Reduzierung an dem betreffenden Rad des Kraftfahrzeugs eingestellter Bremsdruck ist.