-
Die Erfindung betrifft eine Bremsregelungsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem elektronischen Steuergerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
-
Eine derartige Bremsregelungsanlage ist beispielsweise aus der
EP 0 867 350 B1 bekannt. Hierbei sind die vom Bremspedal entkoppelten steuerbaren Hilfs-Bremskreis-Komponenten insbesondere Hydraulikkomponenten eines ABS-Regelkreises, wie z. B. elektrisch steuerbare Ventile und Druckmittelförderpumpen.
-
Grundsätzlich ist in einem Hilfsbetrieb der tatsächliche Druckwert in den Radbremszylindern höher einstellbar als der Wert, der durch den Fahrer über die Betätigung des Bremspedals üblicherweise vorgegeben wird. Im Hilfsbetrieb, insbesondere in Notsituationen, findet demnach gegenüber der über die Betätigung des Bremspedals üblicherweise ausgelösten Bremskraft eine Bremskraftüberlagerung statt. Die Bedingung für das Umschalten in den Hilfsbetrieb in Form eines Notbremsbetriebes ist beispielsweise die Überschreitung eines definierten Schwellwerts der Geschwindigkeit, mit der der Fahrer das Bremspedal betätigt. Hierzu wird beispielsweise mittels eines direkt am Bremspedal angeordneten Pedalwertgebers der zurückgelegte Pedalweg über der Zeit oder mittels eines Drucksensors am Druckausgang des Hauptbremszylinders der Vorsteuerdruck gemessen. Auch die Geschwindigkeit des Loslassens des Gaspedals sowie die Pedalwechselzeit zwischen dem vollständigen Loslassen des Gaspedals und dem Beginn der Betätigung des Bremspedals kann in dieser Bedingung enthalten sein.
-
Es ist Aufgabe der Erfindung, die Bremsregelungsanlagen eingangs genannter Art derart zu verbessern, dass abhängig von weiteren Parametern eine differenziertere Regelung im Hilfsbetrieb erreicht wird.
-
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind die Gegenstände der Unteransprüche 2 bis 5. Die erfindungsgemäße Bremsregelungsanlage ist mit einem elektronischen Steuergerät, mit einem Bremspedal, über dessen Betätigung ein Bremswunsch in Form eines Vorsteuerdruckes vom Fahrer vorgebbar ist, und mit vom Bremspedal entkoppelten steuerbaren Hilfs-Bremskreis-Komponenten zur Einstellung von Druckwerten in den Radbremszylindern eines Kraftfahrzeug-Rades ausgestattet. In einem Normalbetrieb ist der tatsächliche Druckwert gleich dem Vorsteuerdruck. In einem Hilfsbetrieb ist der tatsächliche Druckwert größer als der Vorsteuerdruck einstellbar. In einem ersten Hilfsbetrieb im Sinne eines (bekannten) Notbremsbetriebes wird bei Vorliegen einer ersten Bedingung (z. B. abhängig von der Geschwindigkeit der Betätigung des Bremspedals) der maximal mögliche Systemdruck eingestellt.
-
Erfindungsgemäß sind weiterhin Mittel zur Erfassung eines sich in Fahrtrichtung befindenden Hindernisses vorhanden, insbesondere Sensoren zur Messung des Abstandes zu einem Hindernis. Bei erfasstem Hindernis, insbesondere bei Unterschreiten eines kritischen Abstandes, wird ausgehend von einem Normalbetrieb bei Vorliegen einer zweiten Bedingung in einen zweiten Hilfsbetrieb übergegangen, bei dem der tatsächliche Druckwert auf einen definierten Mindestdruckwert erhöht wird, der für eine Verzögerung zur Vermeidung einer Kollision mit dem erfassten Hindernis erforderlich ist. Nach Erreichen dieses Mindestdruckwertes wird der tatsächliche Druckwert entweder sofort oder nach einer Verzögerungsphase proportional zur Änderung des Vorsteuerdruckes – aber auf einem gegenüber dem Normalbetrieb erhöhten Niveau – geregelt.
-
Die zweite Bedingung bezieht sich insbesondere auf einen erhöhten Bremswunsch des Fahrers, der jedoch unterhalb der Schwelle liegt, durch die der erste Hilfsbetrieb ausgelöst wird. Vorzugsweise ist die zweite Bedingung das Überschreiten einer im Vergleich zur ersten Bedingung niedrigeren Schwelle eines erfassten Bremswunsch-Wertes. Ein derartiger Bremswunsch-Wert kann beispielsweise über den Absolutwert oder einen Gradientenwert des Vorsteuerdruckes oder des Bremspedalweges ermittelt werden.
-
Der Mindestdruckwert, der für eine Verzögerung zur Vermeidung einer Kollision mit dem erfassten Hindernis erforderlich ist, wird vorzugsweise zumindest abhängig von dem gemessenen Abstand zum erfassten Hindernis definiert. Zur Beurteilung der Kritikalität des Abstandes bei der Ermittlung einer erforderlichen Verzögerung zur Kollisionsvermeidung wird dieser vorzugsweise abhängig von der Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder Relativgeschwindigkeit zum erfassten Hindernis bewertet.
-
Die Verzögerungsphase kann im einfachsten Fall zwar auch Null sein. Jedoch wird vorzugsweise eine Verzögerungsphase beispielsweise durch eine vorgegebene Zeitdauer oder durch eine vorgegebene Anzahl von Einschwingperioden definiert, um einen stabilen und eingeschwungenen Zustand bezogen auf das Erreichen des Mindestdruckwertes bzw. der erforderlichen Vermeidungsverzögerung sicherzustellen.
-
Vorzugsweise wird der zweite Hilfsbetrieb beendet, wenn der Bremswunsch des Fahrers Null ist. Sinnvoller Weise kann der zweite Hilfsbetrieb auch abhängig von einer abnehmenden abstandsbezogenen Kritikalität beendet werden. Der zweite Hilfsbetrieb kann auch in den ersten Hilfsbetrieb übergehen, wenn die erste Bedingung hierfür vorliegen würde. Auch wenn das Fahrzeug zum Stillstand kommt, ist dies eine sinnvolle Bedingung zur Beendigung des zweiten Hilfsbetriebes.
-
Es wird also ausgehend von einem Normalbetrieb bei positivem Vorsteuerdruck (d. h. das Bremspedal ist betätigt bzw. der Bremswunsch des Fahrers ist ungleich Null) und bei Nicht-Vorliegen der ersten Bedingung in einen zweiten Hilfsbetrieb übergegangen. Hierbei wird insbesondere bei Unterschreiten eines gegebenenfalls von der Fahrzeuggeschwindigkeit abhängigen vorgegebenen kritischen Mindestabstandes zu einem erfassten Hindernis der tatsächliche Druckwert auf einen Mindestdruckwert erhöht, der zur Vermeidung einer Kollision erforderlich ist. Hierdurch wird eine „Kollisions-Vermeidungsverzögerung” eingeleitet, die jedoch nicht wie im ersten Hilfsbetrieb eine Vollbremsung beispielsweise bis zur ABS-Regelung aktiviert. Nach Erreichen dieses Mindestdruckwertes (in einer Druckaufbauphase) wird sofort oder nach einer stabilisierenden Verzögerungsphase der tatsächliche Druckwert (in einer Regelphase) wie im Normalbetrieb proportional zur Änderung des Vorsteuerdruckes geregelt.
-
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde:
Heutige Bremsassistenten werden ausgelöst, wenn der Fahrer bestimmte systeminterne Schwellen, z. B. Druck- oder Druckgradientenschwelle, überschreitet. Dann wird als Regelziel eine Vollverzögerung vorgegeben. Dabei ist die Einstellung eines konstanten maximal möglichen Bremsdruckes (üblicherweise bis zur ABS-Regelung) bekannt.
-
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine Vollbremsung der Situation nicht immer angemessen sein kann. Sinnvoller kann statt einer Vollbremsung eine Zielbremsung sein; d. h. es wird nur so stark verzögert, dass das eigene Fahrzeug in einem bestimmten Abstand hinter dem Hindernis zum Stehen kommt oder allgemeiner einen bestimmten Abstand zu einem Hindernis nicht unterschreitet.
-
Erfindungsgemäß wird demnach über eine geeignete Umfelderfassung – wie bisher nur im Zusammenhang mit aktivierten Fahrerassistenzsystemen bekannt – die aktuelle Situation insbesondere im Vorfeld des eigenen Fahrzeugs erfasst. Dadurch lässt sich eine Abschätzung möglicher drohender Kollisionen ermitteln und eine Empfehlung ableiten, wie stark mindestens gebremst werden muss, um die Kollision zu vermeiden (Vermeidungsverzögerung). Betätigt der Fahrer das Bremspedal nicht in ausreichendem Maße, so kann im Steuergerät gemäß der Kollisionsberechnung ein notwendiger Verzögerungswunsch vorgegeben werden. Über eine geeignete Schnittstelle zu einem Bremsaktuator lässt sich somit die anliegende, vom Fahrer aufgebrachte Verzögerung auf das notwendige Niveau (Vermeidungsverzögerung) erhöhen, indem in einer Druckaufbauphase auf einen Mindestdruckwert erhöht wird, der zur Vermeidung einer Kollision erforderlich ist. Der Mindestdruckwert wird also insbesondere aus der ermittelten notwendigen Kollisions-Vermeidungsverzögerung hergeleitet.
-
Ist das geforderte Verzögerungsniveau sicher erreicht und erkannt, z. B. Sollverzögerung ist gleich der aktuellen Vermeidungsverzögerung für eine definierte Dauer, schaltet das System um und steigert den Bremsdruck selbständig nicht mehr weiter (Regelphase). Der Fahrer erhält somit zu seiner normalen Bremskraftunterstützung eine zusätzliche Verstärkung über den Bremsaktuator. Mit dem Umschalten geht das weitere Bremsverhalten an den Fahrer über. Er kann durch Bremskraftsteigerung die Verzögerung mit wenig Kraftaufwand weiter erhöhen oder bei Zurücknahme der Pedalkraft proportional die Verzögerungswirkung reduzieren.
-
In der Regelphase gilt damit: Sollverzögerung = Fahrerbremsvorgabe × Verstärkungsfaktor
-
Der Verstärkungsfaktor wird zu Beginn der Regelphase aus dem Verhältnis der Fahrerbremsvorgabe und der aktuellen Vermeidungsverzögerung gebildet. Da die Fahrerbremsung nur verstärkt wird, ist der Verstärkungsfaktor immer größer als 1.
-
Bei heftigen Bremspedalbetätigungen bzw. bei Vorliegen einer ersten Bedingung zum Einleiten des ersten Hilfsbetriebs in der Druckaufbau- und Regelphase wird der Fahrer weiterhin (davon abweichend) in bekannter Weise mit einer Vollbremsung durch den Bremsassistenten unterstützt (= erster Hilfsbetrieb).
-
Als Abbruchbedingungen fungieren die vom Bremsassistenten her bekannten Schwellen. Diese können situationsbedingt erweitert werden beispielsweise durch die Signale der Umfelderfassung.
-
Durch die Erfindung kann mittels der Umfelderfassung gezielt dem Fahrer Bremsunterstützung gewährt werden, wenn er Situationen falsch einschätzt. Damit können Kollisionen vermieden oder zumindest die Folgen gemildert werden. Durch die situationsgerechte Unterstützung wird die Situation weiterhin vom Fahrer als kritisch wahrgenommen und er wird damit zu möglichst hohen Bremsvorgaben bewogen. Eine zu starke Unterstützung würde dagegen zu einer Reduzierung seiner Bremsvorgaben führen. Dies wird durch die Erfindung vermieden. Auch der rückwärtige Verkehr wird weniger durch zu heftige Bremsreaktionen überrascht.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen
-
1 schematisch einen möglichen Aufbau der erfindungsgemäßen Bremsregelungsanlage, wobei nur ein Bremskreis aufgezeigt ist,
-
2 den Verlauf des Vorsteuerdruckes sowie den Verlauf des Druckes in den Radbremszylindern gemäß einer Regelung mit der erfindungsgemäßen Bremsregelungsanlage im zweiten Hilfsbetrieb ohne Verzögerungsphase,
-
3 den Verlauf des Vorsteuerdruckes sowie den Verlauf des Druckes in den Radbremszylindern gemäß einer Regelung mit der erfindungsgemäßen Bremsregelungsanlage im zweiten Hilfsbetrieb mit Verzögerungsphase und
-
4 schematisch ein Beispiel für eine erste Bedingung zum Aktivieren des ersten Hilfsbetriebs sowie eine zweite Bedingung zum Aktivieren des zweiten Hilfsbetriebes.
-
In 1 ist ein Bremspedal 1 mit einem Bremskraftverstärker 2 verbunden. Am Bremskraftverstärker 2 schließt ein Hauptbremszylinder 3, vorzugsweise ein Tandem-Hauptbremszylinder, an. Der Hauptbremszylinder 3 ist mit einem Bremsflüssigkeitsausgleichsbehälter 4 verbunden. Der Hauptbremszylinder 3 weist zwei Druckausgänge 5 und 6 auf. Der Druckausgang 6 ist beispielsweise einem mit A angedeuteten, jedoch nicht konkret dargestellten Vorderachs-Bremskreis II zugeordnet. Der Druckausgang 5 des Hauptbremszylinders 3 ist mit einem Hinterachsbremskreis I verbunden. Von dem Hinterachsbremskreis I der vorzugsweise hydraulischen Bremsregelungsanlage ist zur Vereinfachung nur ein Rad 11 mit den für die Erfindung wesentlichen Hilfs-Bremskreis-Komponenten 13 bis 18 als Beispiel dargestellt. Die hydraulischen Verbindungen zum zweiten Rad des Hinterachsbremskreises I sind mit B und C angedeutet.
-
Vom Druckausgang 5 führt eine hydraulische Druckmittel-Leitung zum Umschaltventil 13 der Hilfs-Bremskreis-Komponenten des Hinterachsbremskreises I. Vom Umschaltventil 13 führt eine Druckmittelleitung über ein Einlassventil 14 zum Radbremszylinder 12 des Rades 11. Zwischen dem Radbremszylinder 12 und dem Einlassventil 14 führt eine weitere Druckmittel-Leitung zu einem Auslassventil 15, das ausgangsseitig mit einer Rückförderpumpe 17 verbunden ist. Zwischen dem Auslassventil 15 und der Rückförderpumpe 17 zweigt eine Niederdruckspeicherkammer 16 ab. Die am Ausgang der Rückförderpumpe 17 angeschlossene Druckmittel-Leitung ist mit der zwischen dem Umschaltventil 13 und dem Einlassventil 14 angeordneten Druckmittel-Leitung verbunden. Zudem zweigt eine Druckmittel-Leitung von der den Druckausgang 5 und das Umschaltventil 13 verbindenden Druckmittel-Leitung zu einem Ladeventil 18 zum Ansaugen von Druckmittel ab. Ausgangsseitig ist dieses Ladeventil 18 mit der Druckmittel-Leitung zwischen dem Auslassventil 15 und der Rückförderpumpe 17 verbunden.
-
Die Bremsregungsanlage weist weiterhin ein elektronisches Steuergerät
19 auf, dessen Ausgänge über elektrische Steuerleitungen mit den Hilfs-Bremskreiskomponenten, nämlich dem Umschaltventil
13, dem Einlassventil
14, dem Auslassventil
15, der Rückförderpumpe
17 und dem Ladeventil
18 verbunden sind. In
1 sind schematisch die funktionell wichtigsten Komponenten der erfindungsgemäßen Bremsregelungsanlage dargestellt. Ergänzend wird für eine mögliche detailliertere Anordnung der hydraulischen Komponenten der erfindungsgemäßen Bremsregelungsanlage auf
1 der
DE 44 27 246 C2 verwiesen. Die Hilfs-Bremskreiskomponenten
13 bis
18 sind vorzugsweise die Komponenten einer üblichen Fahrzeug-Bremsregelungsanlage.
-
Das Steuergerät 19 erhält beispielsweise als Eingangssignale erstens das Signal der Bremspedalsensoreinrichtung 7 beispielsweise in Form eines Bremslichtschalters zur Erfassung des Beginns der Betätigung des Bremspedals 1, zweitens das Signal des Drucksensors 8 zur Erfassung des Vorsteuerdruckes (2, pF), drittens optional das Signal der Gaspedalsensoreinrichtung 9 beispielsweise in Form eines Gaspedal-Potentiometers zur Erfassung der Geschwindigkeit des Loslassens des Gaspedals sowie viertens optional das Signal des Endlagenschalters 10, z. B. eines Leerlaufschalters, zur Erfassung einer auf das Loslassen des Gaspedals bezogenen Endstellung. Darüber hinaus erfasst das Steuergerät 19 mittels hier nicht dargestellter Radsensoren (Drehzahlsensoren und/oder Drucksensoren) über weitere Eingangsleitungen den tatsächlichen Druckwert (2, pS) im Radbremszylinder 12 und die Fahrzeuggeschwindigkeit. Erfindungswesentlich ist weiterhin die Erfassung des Abstandes d zu einem vorausliegenden Hindernis durch das Steuergerät 19.
-
Im Normalbetrieb, d. h. ohne Bremskraftunterstützung durch die Hilfs-Bremskreis-Komponenten 13 bis 18, sind das Umschaltventil 13 und das Einlassventil 14 geöffnet, das Auslassventil 15 und das Ladeventil 18 geschlossen, und die Rückförderpumpe 17 ausgeschaltet. Dadurch besteht eine direkte Verbindung über Druckmittel-Leitungen zwischen dem Druckausgang 5 und dem Radbremszylinder 12, so dass der tatsächliche Druckwert pS im Radbremszylinder 12 dem Vorsteuerdruck pF entspricht.
-
Im Hilfsbetrieb findet mittels der Hilfs-Bremskreis-Komponenten 13 bis 18 hinsichtlich des Vorsteuerdruckes pF eine Bremsdrucküberlagerung statt, so dass der tatsächliche Druckwert pS größer als der Vorsteuerdruck pF eingestellt werden kann.
-
Eine mögliche Regelung der erfindungsgemäßen Bremsregelungsanlage ist in den 2 bis 4 näher dargestellt. Das Steuergerät 19 erfasst über den Drucksensor 8 den Vorsteuerdruck pF und beispielsweise über nach vorne gerichtete Abstandssensoren (wie von abstandsbezogenen Fahrgeschwindigkeitsregelsystemen, z. B. ACC, bekannt) den Abstand d zu einem Hindernis, insbesondere zu einem gegebenenfalls vorausfahrenden Fahrzeug.
-
In 2 ist auf der Abszisse die Zeit t und auf der Ordinate der Bremsdruck p aufgetragen.
-
Ausgehend von einem Normalbetrieb bei positivem Vorsteuerdruck pF und bei Nicht-Vorliegen der ersten Bedingung zum Einleiten des ersten Hilfsbetriebes (Notbremsbetriebes) wird zum Zeitpunkt t0, bei dem eine definierte zweite Bedingung B2 vorliegt, z. B. wenn ein vorgegebener kritischer Mindestabstand zu einem erfassten Hindernis unterschritten wird und Bremswunsch-Schwellen S2p und/oder S2dp bezüglich des Vorsteuerdruckes pF oder dessen Gradient dpF/dt überschritten werden, in einen zweiten Hilfsbetrieb H2 übergegangen (siehe auch 4). Hierbei wird der tatsächliche Druckwert pS über den Vorsteuerdruck pF hinaus auf einen Mindestdruckwert pmin_koll erhöht, der zur Vermeidung einer Kollision erforderlich ist. Dieser Mindestdruckwert pmin_koll kann beispielsweise aus einer ermittelten Vermeidungsverzögerung hergeleitet werden, die ihrerseits abhängig vom gemessenen Abstand d und der absoluten oder relativen Fahrzeuggeschwindigkeit bestimmt wird. Zum Zeitpunkt t1 ist in 2 nach einer Druckaufbauphase zwischen t0 und t1 dieser Mindestdruckwertes pmin_koll erreicht. Anschließend wird hier ohne Verzögerungsphase in einer Regelphase zwischen t1 und t2 der tatsächliche Druckwert pS proportional zur Änderung des Vorsteuerdruckes pF geregelt; d. h. der Verlauf des Druckwertes entspricht dem Verlauf des Vorsteuerdruckes, aber auf höherem Niveau als im Normalbetrieb.
-
Zum Zeitpunkt t2 wird beispielsweise ein vorgegebener Mindestabstand zu einem erfassten Hindernis überschritten oder das Bremspedal losgelassen, so dass wieder in den Normalbetrieb übergegangen wird, in dem der Druckwert pS gleich dem Vorsteuerdruck pF eingestellt wird.
-
In 3 ist eine erfindungsgemäße Steuerung dargestellt, bei der im Unterschied zu 2 zur Regelstabilisierung eine Verzögerungsphase dt vor der Regelphase vorgenommen wird. Während der Druckaufbauphase wird zum Zeitpunkt ta der Mindestdruckwert pmin_koll zwar kurzzeitig erreicht, jedoch treten anschließend Regelüberschwinger auf. In diesem Beispiel werden zwei Einschwingperioden bzw. vier Durchschlagspunkte abgewartet, bis zum Zeitpunkt t1 die Regelphase begonnen wird, in der der tatsächliche Druck-Wert pS proportional zur Änderung des Vorsteuerdruckes pF geregelt wird.
-
4 zeigt schematisch ein Beispiel für eine erste Bedingung (Schwellen S1p und S1dp) zum Aktivieren des ersten Hilfsbetriebs H1 und für eine zweite Bedingung B2 (Schwellen S2p und S2dp) zum Aktivieren des zweiten Hilfsbetriebes H2 abhängig von dem Vorsteuerdruck pF und dessen Gradienten dpF/dt. Die Schwellen S2p und S2dp liegen jedenfalls niedriger als die Schwellen S1p und S1dp.
-
Durch die Erfindung wird eine Bremsregelungsanlage mit zugehöriger Steuerung geschaffen, wonach drei Verzögerungsausmaße – Stufe 1 Normalbetrieb, Stufe 2 zweiter Hilfsbetrieb, Stufe 3 erster Hilfsbetrieb – abhängig von unterschiedlich angenommenen Kritikalitätsstufen bewirkt werden. Der erfindungswesentliche zweite Hilfsbetrieb wird zusammengefasst durch einen Bremswunsch mittleren Ausmaßes und eine beherrschbare Kollisionsgefahr ausgelöst und sieht eine erhöhte Zielbremsung unterhalb einer Vollbremsung vor. Diese Zielbremsung besteht aus einer fahrerwunschunabhängigen Druckaufbauphase auf einen vorgegebenen Mindestdruck und eine fahrerwunschabhängige Regelphase auf erhöhtem Bremsniveau vor.
-
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
-
- EP 0867350 B1 [0002]
- DE 4427246 C2 [0028]
