DE102012024982A1

DE102012024982A1 - Verfahren zur Zuspannenergieregelung einer Fahrzeugkombination, EBS-Steuereinrichtung und Fahrzeugkombination

Info

Publication number: DE102012024982A1
Application number: DE102012024982.9A
Authority: DE
Inventors: Horst Eckert; Arnd Gaulke
Original assignee: Wabco GmbH
Current assignee: ZF CV Systems Hannover GmbH
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2014-06-26
Anticipated expiration: 2032-12-21
Also published as: US20140180553A1; KR20150098664A; WO2014094945A1; US8897985B2; JP6278975B2; DE102012024982B4; CN104870274A; CN104870274B; JP2016500351A; KR102115416B1; WO2014094945A9

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zuspannenergieregelung einer Fahrzeugkombination (1), die ein mit einem elektronisch geregelten Bremssystem (5) ausgestattetes Zugfahrzeug (2) mit mindestens einer Vorderachse (VA) und einer Hinterachse (HA) und ein Anhängefahrzeug (3) mit mindestens einer Anhängerachse (AA1, AA2) aufweist. Hierbei wird eine Funktionsfähigkeit des elektronisch geregelten Bremssystems (5) des Zugfahrzeugs (2) überprüft und in Abhängigkeit der Überprüfung ein Zustandssignal erzeugt, und der Koppelkraftregelungs-Faktor in Abhängigkeit vom Zustandssignal derartig gesetzt wird, dass bei fehlender oder beeinträchtigter Funktionsfähigkeit des elektronisch geregelten Bremssystems (5) des Zugfahrzeugs (2) ein minimaler Koppelkraftregelungs-Faktor angesetzt wird, und der Koppelkraftregelungs-Faktor größer oder gleich dem minimaler Koppelkraftregelungs-Faktor gesetzt wird, wobei der minimale Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC_min) von Null verschieden ist und/oder derartig gewählt ist, dass die ermittelten separaten Zuspannenergie-Niveaus für das Zugfahrzeug (2) und das Anhängefahrzeug (3) vom Zuspannenergie-Bezugswert (Kappa) und vom Achslastverhältnis (ALV) abhängen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Zuspannenergie einer Fahrzeugkombination aus einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug, bei dem das Zugfahrzeug ein elektronisch geregeltes Bremssystem (EBS) aufweist; ein derartiges EBS umfasst hierbei eine ABS-Funktion und gegebenenfalls eine oder mehrere Fahrstabilitätsregelungsfunktionen. Das Anhängefahrzeug weist mindestens eine Anhängerachse auf; die Erfindung betrifft insbesondere die Ausbildung der Fahrzeugkombination als Sattelzugkombination, auch Sattelzug genannt, mit Sattelzugmaschine und Sattelauflieger, der auch Auflieger oder Sattelanhänger genannt wird.
Die DE 102 61 513 A1 beschreibt ein derartiges Verfahren, bei dem ein Verzögerungs-Sollwert, mit einem Verzögerungs-Istwert verglichen wird und aus diesem Vergleich ein aktueller Zuspannenergie-Bezugswert Kappa ermittelt wird. Als Verzögerungs-Sollwert wird im Allgemeinen der Fahrerwunsch genommen, der aus einer Bremspedalbetätigung des Fahrers abgeleitet wird.
Weiterhin wird vom EBS des Zugfahrzeugs im Allgemeinen von der Differenzschlupfregelungs-Funktion DSR (auch DSC genannt) während Bremsungen aus den Drehverhalten der Vorderräder und der Hinterräder das Achslastverhältnis ALV des Zugfahrzeugs ermittelt. ALV ist das Achslastverhältnis der Zugfahrzeug-Vorderachse zur Zugfahrzeug-Hinterachse und ändert sich mit dem Gewicht bzw. dem Beladungszustand des Zugfahrzeugs und damit im Allgemeinen auch mit dem Beladungszustand der Sattelzugkombination.
Aus dem Zuspannenergieniveau-Bezugswert Kappa und/oder dem Achslastverhältnis ALV des Zugfahrzeugs werden dann Zuspannenergie-Niveaus (auch Solldruckbremsniveaus genannt) separat für das Zugfahrzeug und das Anhängefahrzeug ermittelt, die die Einheit bang aufweisen.
Bei der Ermittlung dieser separaten Zuspannenergie-Niveaus für das Zugfahrzeug und das Anhängefahrzeug werden Kennlinienfelder herangezogen, die die Abhängigkeiten der Zuspannenergie-Niveaus des Zugfahrzeuges und des Anhängefahrzeugs von mindestens einer der folgenden Größen wiedergeben: Zuspannenergie-Bezugswert Kappa und Achslastverhältnis ALV des Zugfahrzeugs. Hierbei werden insbesondere Koppelkraftregelungs-Faktoren (auch Einflussfaktoren oder Coupling Force Control-factor oder CFC-Faktor genannt) gesetzt, die festlegen, inwiefern eine Regelung der Koppelkraft zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhängefahrzeug stattfindet. Grundsätzlich stellt das Verfahren der DE 102 61 513 A1 ein Koppelkraftregelungsverfahren (auch Coupling Force Control oder CFC genannt) dar. Das Koppel kraftregelungsverfahren ermittelt separate Zuspannenergie-Niveaus für das Zugfahrzeug und für das Anhängefahrzeug. Der CFC-Faktor kann auf einen Wert zwischen 0 und 1 bzw. 0% und 100% gesetzt werden, wobei ein Setzen auf 0 oder 0% das eine Extrem einer Koppelkraftregelung darstellt und ein Setzen auf 1 oder 100% das andere Extrem.
Ein Setzen des CFC-Faktors auf 0 bzw. 0% führt zu einer Koppelkraftregelung, bei der die ermittelten separaten Zuspannenergie-Niveaus für die Teilfahrzeuge der Fahrzeugkombination nur vom Zuspannenergie- Bezugswert Kappa abhängen. Ein Setzen des CFC-Faktors auf 1 bzw. 100% führt zu einer Koppelkraftregelung, bei der die ermittelten Zuspannenergie-Niveaus der Teilfahrzeuge vom Zuspannenergie-Bezugswert Kappa und vom Achslastverhältnis ALV abhängen. Ist ein CFC-Faktor größer 0 bzw. 0% und kleiner 1 bzw. 100% gesetzt, wird eine Koppelkraftregelung durchgeführt, die Anteile beider Koppelkraftregelungsvarianten aufweist.
Bei einem Setzen des CFC-Faktors auf 1 bzw. 100% ist das Regelungsziel der damit gewählten Koppelkraftregelung zu 100% gleiche Adhäsion bzw. Adhäsionsverhältnisse der Räder des Zugfahrzeugs zur Fahrbahn und der Räder des Anhängefahrzeugs zur Fahrbahn und damit eine Koppelkraft zwischen den Teilfahrzeugen der Fahrzeugkombination von Null. Das Regelungsziel dieser Koppelkraftregelungsvariante folgt der Vorgabe, dass jedes Teilfahrzeug der Fahrzeugkombination sich selbst abzubremsen hat.
Bei einem Setzen des CFC-Faktors auf 0 bzw. 0% ist das Regelungsziel der damit gewählten Koppelkraftregelung ein ausgeglicheneres Temperaturniveau der Bremsen des Zugfahrzeugs und der Bremsen des Anhängefahrzeugs und auch eine Verringerung der bei Bremsungen auftretenden absoluten Spitzentemperaturen einzelner Bremsen der Räder der Teilfahrzeuge der Fahrzeugkombination und damit wiederum ein absolut geringeres und ausgeglicheneres Bremsbelagverschleißverhalten der Bremsbeläge aller Bremsen der Teilfahrzeuge der Fahrzeugkombination; unter Verzicht auf eine Koppelkraft zwischen den Teilfahrzeugen von Null.
Im Falle des Setzens des CFC-Faktors auf 1 bzw. 100% wird somit ein Regelziel gleicher Adhäsionsverhältnisse zwischen Rad und Fahrbahn des Zugfahrzeugs und Anhängefahrzeugs angestrebt; die Koppelkraft bzw. die zwischen den Fahrzeugen bei Abbremsung übertragenen Kräfte sollte somit minimal bzw. gleich Null sein, bzw. eine derartige Regelung wird angestrebt. Nachteilhaft hieran ist grundsätzlich, dass an den Bremsbelägen und den Reifen des Zugfahrzeugs und des Anhängefahrzeugs ein unterschiedlicher Verschleiß auftreten kann. Bei einem CFC-Faktor von 0 bzw. 0% wird bei einer Beladungsänderung (Massenänderung) der Fahrzeugkombination die Änderung der durch die Beladungsänderung bedingten sich ändernden zu leistenden Bremsarbeit annähernd gleichmäßig auf beide Teilfahrzeuge verteilt. Angestrebt wird hierbei ein ausgeglicheneres Verschleißverhalten der Bremsbeläge und der Fahrzeugreifen, wobei eine Koppelkraft zwischen den Teilfahrzeugen von ungleich Null in Kauf genommen wird, d. h. es wird nicht mehr maximal auf gleiche Adhäsionsverhältnisse von Rad zu Fahrbahn der Räder des Zugfahrzeugs und des Anhängefahrzeugs geregelt.
Der Koppelkraftregelungs-Faktor kann somit zunächst frei gewählt werden und bestimmt das Verhältnis der bei Bremsungen zu leistenden Bremsarbeitsanteile, die von dem Zugfahrzeug und dem Anhängefahrzeug zu erbringen sind.
Derartige Systeme und Verfahren ermöglichen insbesondere auch den Einsatz von Anhängefahrzeugen, insbesondere Sattelauflieger einer Sattelfahrzeugkombination, die keine eigene automatisch lastabhängige Bremskraftregelung (ALB) aufweisen. Diese Bremskraftregelung bzw. ALB bzw. ALB-Funktion kann somit von dem EBS-System des Zugfahrzeugs mit realisiert werden.
Es zeigt sich jedoch, dass bei derartigen Systemen durchaus instabile Fahrzustände auftreten können, wenn in eiligen Extrem-Situationen extreme CFC-Faktoren eingesetzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Zuspannenergieregelung einer Fahrzeugkombination, eine EBS-Steuereinrichtung für ein Zugfahrzeug und eine Fahrzeugkombination zu schaffen, die eine Verringerung kritischer Fahrzustände ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, eine EBS-Steuereinrichtung und eine Fahrzeugkombination nach den unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen. Somit sind eine Fahrzeugkombination zur Durchführung eines derartigen Verfahrens sowie eine Fahrzeugkombination mit einem Zugfahrzeug mit einer derartigen EBS-Steuereinrichtung vorgesehen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, dass kritische Situationen, bzw. Fahrsituationen insbesondere auftreten können, wenn ein kleiner Koppelkraftregelungs-Faktor, d. h. eine tendenziell auf gleichmäßigen Verschleiß der Bremsbeläge aller Bremsen der Teilfahrzeuge ausgelegte Koppelkraftregelung gewählt worden ist und Probleme im EBS des Zugfahrzeugs auftreten. Derartige Probleme können insbesondere ein Ausfall des ABS des Zugfahrzeugs sein.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass bei einem Ausfall des ABS im Zugfahrzeug eine verschlechterte Bremswirkung und Bremsregelung auftreten kann. Da weiterhin ein kleiner Koppelkraftregelungs-Faktor gewählt ist, kann somit eine schiebende Kraft des Anhängefahrzeuges auf das Zugfahrzeug auftreten, bei einer Bremsung drückt der Anhänger das Zugfahrzeug nach vorne. Dies kann zum einen problematisch sein, wenn der Anhänger bzw. Auflieger stärker in seinem hinteren Bereich als im vorderen beladen ist. Eine derartige ungünstige Beladung kann zum einen zum Einknicken des Koppelgelenks zwischen Zugfahrzeug und Anhänger, d. h. dem „Königszapfen” bzw. der Deichsel führen oder auch zu einem seitlichen Ausbrechen des Aufliegers, der dann gegebenenfalls die Sattelzugmaschine seitlich überholen kann. Es kann dann ein Einknicken der Fahrzeugkombination (Jack-Knifing) auftreten.
Ein weiterer kritischer Fall ist, dass ein kleiner CFC-Faktor parametriert ist und die Beladung des Aufliegers bzw. der Fahrzeugkombination weit vorne, d. h. in Höhe der Achsen des Zugfahrzeugs, d. h. frontlastig, ausgeführt ist. Auch in diesem Fall besteht latent die Gefahr des Jack-Knifings, insbesondere bei Kurvenfahrten und/oder bei niedrigen Adhäsionsverhältnissen von Rad zu Fahrbahn.
Solche kritischen Fahrzustände können immer dann auftreten, wenn ein kleiner CFC-Faktor gesetzt (parametriert) ist und entweder eine stark frontlastige oder stark hecklastige, somit unharmonisch verteilte Beladung vorliegt. Beide Situationen – frontlastige und hecklastig Beladung des Anhängefahrzeuges bei kleinem CFC-Faktor – werden hier somit als problematisch angesehen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Auswahl des Koppelkraftregelungs-Faktors derartig einzuschränken, dass insbesondere derartige kritischen Zustände nicht auftreten können. Hierzu kann insbesondere der Zustand des EBS des Zugfahrzeugs mit seinen Funktionen bewertet werden, und in Abhängigkeit dieser Bewertung der Koppelkraftregelungs-Faktor auf einen Mindestwert festgesetzt werden.
Falls die Achslasten bekannt sind, kann grundsätzlich auch festgestellt werden, ob eine ungünstige Beladung des Anhängers in seinem hinteren oder vorderen Bereich vorliegt; das erfindungsgemäße Verfahren kann jedoch allgemein bei Ausfall des EBS bereits einen Mindestwert für den Koppelkraftregelungs-Faktor festlegen.
Die Beladungssituation ist bei gegebener Masse (Gesamtmasse oder Gesamtgewicht) der Fahrzeugkombination insbesondere gekennzeichnet durch die Größen Gewicht des Zugfahrzeugs (d. h. Gewicht oder Gesamtbeladung des Zugfahrzeugs als Summe der Achslasten seiner Vorderachse und Hinterachse) und Achslastverhältnis ALV (d. h. Verhältnis der Achslasten der Vorderachse und Hinterachse des Zugfahrzeugs).
Liegt ein kleiner Koppelkraftregelungs-Faktor vor, z. B. Null, und die Größe Achslastverhältnis ALV zeigt an, dass das Zugfahrzeug nicht voll beladen ist, dann wird in Abhängigkeit vom ALV ein zunehmend größerer minimaler Koppelkraftregelungs-Faktor gefordert. Somit kann der Mindestwert vom CFC-Faktor abhängig von der Beladungssituation eingestellt werden. Insbesondere deutet eine hohe Achslast der Vorderachse im Verhältnis zur Hinterachse bei einem hohen Gesamtgewicht bzw. Gesamt-Beladung eine ungünstige Beladung im hinteren Bereich des Aufliegers an, da die Hinterachse des Zugfahrzeugs beim Auflieger in dieser Situation nicht stärker beladen ist. Entsprechend deutet eine geringe Achslast der Vorderachse im Verhältnis zur Hinterachse bei einem niedrigen Gesamtgewicht bzw. Gesamt-Beladung eine ungünstige Beladung im vorderen Bereich des Aufliegers an.
Erfindungsgemäß werden einige Vorteile erreicht. Der zusätzliche Aufwand für das erfindungsgemäße Verfahren ist gering; es wird lediglich ein Zustandssignal für die EBS-Funktionsfähigkeit gesetzt, was grundsätzlich rein durch Software-Programmierung erfolgen kann. In Abhängigkeit hiervon wird dann gegebenenfalls ein Mindestwert für den Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC-Faktor) gesetzt. Eine derartige Festlegung hat grundsätzlich zwar den Nachteil, dass gegebenenfalls zeitweise ein ungünstiger Verschleiß bzw. ein unsymmetrischer Verschleiß der Beläge der Bremsen des Zugfahrzeugs im Verhältnis zu den Belägen des Anhängefahrzeugs auftreten kann; es wird jedoch mit relativ geringem Aufwand eine deutlich höhere Fahrstabilität erreicht, ohne dass die Koppelkraftregelung zwischen Anhängefahrzeug und Zugfahrzeug in anderen Situationen ausgeschlossen wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Fahrzeugkombination mit einem Zugfahrzeug und einem Anhängefahrzeug mit zwei Achsen in unterschiedlichen Beladungszuständen bei Anwendung von drei unterschiedlichen Koppelkraftregelungs-Faktoren, jeweils unter Angabe mehrerer Größen;
2 Diagramme (Kennlinienfelder), die die Abhängigkeit des Zuspannenergie-Niveaus des Zugfahrzeugs und des Anhängefahrzeugs vom Zuspannenergie-Bezugswert Kappa und vom Achslastverhältnis ALV bei Ansatz eines Koppelkraftregelungs-Faktors (CFC-Faktor) von Null und somit möglicher Koppelkraft zwischen den Teilfahrzeugen einer Fahrzeugkombination;
3a), b) entsprechende Diagramme der Abhängigkeit des Zuspannenergie-Niveaus des Zugfahrzeugs und des Anhängefahrzeugs vom Zuspannenergie-Bezugswert und vom Achslastverhältnis bei Anwendung eines mittleren Koppelkraftregelungs-Faktors von 0,5;
4 Diagramme entsprechend 2, 3 bei Anwendung eines Koppelkraftregelungs-Faktors 1,0, d. h. separate Abbremsung jedes Teilfahrzeugs und somit angestrebtes Koppelkraftregelungsziel eine Koppelkraft zwischen den Teilfahrzeugen einer Fahrzeugkombination von Null;
5 ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens, und
6 ein Blockdiagramm einer Fahrzeugkombination.
1 zeigt in den Teilbildern a) bis i) jeweils eine Fahrzeugkombination 1 mit einem Zugfahrzeug 2 und einem Anhängefahrzeug 3. Bei den gezeigten Ausführungsformen ist die Fahrzeugkombination ein Sattelzug 1, entsprechend das Zugfahrzeug eine Sattelzugmaschine 2 und das Anhängefahrzeug ein Auflieger 3, wobei ein Kopplungspunkt zwischen den Teilfahrzeugen 2, 3 z. B. im Bereich der Hinterachse HA des Zugfahrzeugs 2 liegt.
Als Größen werden ermittelt:

BDN_Z: Zuspannenergie-Niveau (Bremsdruckniveau) des Zugfahrzeugs 2
BDN_A: Zuspannenergie-Niveau (Bremsdruckniveau) des Anhängefahrzeugs 3
Kappa: Zuspannenergie-Bezugswert, eine Adaptionsgröße der Verzögerungsregelung
ALV: Achslastverhältnis der Achslast der Vorderachse zu Achslast der Hinterachse des Zugfahrzeugs 2,
M: Masse (Gesamtmasse, Gesamtgewicht) der Fahrzeugkombination 1, eine Adaptionsgröße der Differenzschlupfregelung des EBS

Wie hier exemplarisch in Teilbild a) und c) detaillierter bezeichnet weist das Zugfahrzeug 2 eine Vorderachse VA und eine Hinterachse HA auf; das Anhängefahrzeug 3 weist zwei Anhängerachsen AA1 und AA2 auf; die Achsen HA, VA, AA1 und AA2 weisen jeweils Achslasten auf, die unter den Achsen als Zahlenwerte in der Einheit t (Tonnen, 1000 kg) angegeben sind. Weiterhin ist unter dem Zugfahrzeug 2 jeweils zunächst das Achslastverhältnis ALV angegeben, in 1a) somit als ALV = 0,65, links und rechts darunter die Achslasten AL_ZVA als Achslast der Vorderachse des Zugfahrzeugs 2 und AL_ZHA als Achslast der Hinterachse des Zugfahrzeugs 2, mittig unter diesen Werten dann das Gewicht (Gesamtbeladung) M_ZFZ des Zugfahrzeugs 2, die die Summe von AL_ZVA und AL_ZHA darstellt, darunter das Zuspannenergie-Niveau BDN-Z des Zugfahrzeugs 2. Entsprechend steht unter den Achsen AA1 und AA2 des Anhängefahrzeugs 3 die jeweilige Achslast in Tonnen, mittig darunter das Gewicht (Gesamtbeladung, Summe der Achslasten) M_AFZ des Anhängefahrzeugs 3 in Tonnen, darunter das Zuspannenergie-Niveau BDN-A des Anhängefahrzeugs 3. Mittig unter der Fahrzeugkombination 1 steht die Masse M (Gesamtmasse, Gesamtgewicht) der Fahrzeugkombination 1, die somit die Summe aller Achslasten oder auch die Summe der beiden Gewichte M_ZFZ und M_AFZ darstellt. Unter der Masse M steht der Zuspannenergie-Bezugswert Kappa.
Die Angaben der Achslasten AL_ZVA, AL_ZHA, AA1, AA2, Gewichte M_ZFZ und M_AFZ und der Masse M erfolgt in Tonnen, die Angabe der das Zuspannenergie-Niveaus BDN-A und BDN-Z sowie des Zuspannenergie-Bezugswertes Kappa erfolgt in bar/g; ALV ist dimensionslos.
Für die ausführliche Beschreibung wird auf die DE 102 61 513 A1 , 5, verwiesen, deren Inhalt somit durch Rückbeziehung einbezogen wird. Wie in 1c) veranschaulicht und detaillierter in dem Blockdiagramm der 6 beschrieben, weist das Zugfahrzeug 2 ein EBS-System 5 mit einer EBS-Steuereinrichtung 4 auf, die ein Soll-Verzögerungssignal S1 mit der Sollverzögerungsvorgabe Z-Soll aufnimmt und Brems-Steuersignale S2 an Bremsen der Vorderachse VA, Brems-Steuersignale S3 an Bremsen der Hinterachse HA, Brems- Steuersignale S4 an Bremsen der ersten Anhängerachse AA1 und Brems- Steuersignale S5 an Bremsen der zweiten Anhängerachse AA2 ausgibt. Das Anhängefahrzeug 3 weist somit kein eigenes EBS auf, sondern wird von der EBS-Steuereinrichtung 4 des Zugfahrzeugs 2 mit angesteuert. Die EBS-Steuereinrichtung 4 gewährleistet insbesondere eine ABS-Funktion, weiterhin gegebenenfalls auch Fahrstabilitätsregelungen durch unsymmetrische Bremsbetätigungen.
Wie in der DE 102 61 513 A1 beschrieben, wird hierzu ein Zuspannenergie-Bezugswert Kappa ermittelt, der somit eine Kopplung der Zuspann-Energie bzw. der Soll-Bremsdrücke zwischen dem Zugfahrzeug 2 und dem Anhängefahrzeug 3 festlegt. Das Maß, in welchem der Zuspannenergie-Bezugswert Kappa angewendet wird, wird durch den Koppelkraftregelungs-Faktor bzw. CFC-Faktor CFC (Kopplungsfaktor, „Einflussfaktor E”) festgelegt, der zwischen 0 und 1 (0% bis 100%) variiert werden kann.
Somit wird das Zuspannenergie-Niveau BDN_Z ermittelt aus ALV und Kappa, bei CFC-Faktor-Werten zwischen 0 und 99% , wobei nur bei einem CFC-Faktor von genau 100% das Zuspannenergie-Niveau BDN_Z nicht geändert wird, wenn sich ALV nicht ändert. Ändert sich ALV nicht, im Bereich Fahrzeug voll bis Fahrzeug leer, ändert sich auch das Zuspannenergie-Niveau BDN_Z nicht.
Ein CFC-Faktor von von CFC = 1,0 (100%) stellt somit einen ersten Extremzustand dar, bei dem sich jedes der beiden Teilfahrzeuge 2, 3 selbst abbremst und somit das Zuspannenergie-Niveau BDN-Z des Zugfahrzeugs 2 nur abhängt von seinem Achslastverhältnis ALV, und das Zuspannenergie-Niveau BDN-A des Anhängefahrzeugs 3 vom Achslastverhältnis ALV und vom Zuspannenergie-Bezugswert Kappa. Somit wird ein Regelziel gleicher Adhäsionsverhältnisse der Achsen bzw. Räder der beiden Teilfahrzeuge 2, 3 auf der Fahrbahn und somit eine hohe Fahrstabilität eingestellt.
Ein CFC-Faktor von CFC = 0,0 (0%) stellt einen zweiten Extremzustand dar, in welchem die Zuspannenergie-Bezugsniveaus BDN-Z und BDN-A des Zugfahrzeugs 2 und Anhängefahrzeugs 3 nur vom Zuspannenergie-Bezugswert Kappa abhängen. Somit wird ein Regelungsziel mit ähnlichem Verschleiß der Bremsen des Zugfahrzeugs 2 und des Anhängefahrzeugs 3 angestrebt.
Der Koppelkraftregelungs-Faktor (Coupling Force Control-Faktor) CFC stellt somit einen Steuer-Faktor für die Kopplungskraft bzw. Kopplungs-Arbeit dar und bestimmt das Verhältnis von zu erbringender Bremsarbeit zwischen dem Zugfahrzeug 2 und Anhängefahrzeug 3.
Kennlinienfelder 15 (Kennfelder, Kennlinien) sind in der EBS-Steuereinrichtung 4 selbst oder gemäß 6 in einem externen Speicher 14 gespeichert, auf den die EBS-Steuereinrichtung 4 über eine Schnittstelle 12 zugreift.
In 1 sind in den linken Teilbildern a), d), g) jeweils Situationen mit einer Beladung ganz vorne dargestellt; in den mittleren Teilbildern b), e), h), sind jeweils Situationen mit einer mittigen Beladung dargestellt; in den rechten Teilbildern c), f), i), sind jeweils Situationen mit einer Beladung ganz hinten dargestellt.
In der oben Zeile ist ein Koppelkraftregelungs-Faktor CFC = 1,0, in der mittleren Zeile ein Koppelkraftregelungs-Faktor von CFC = 0,5, und in der unteren Zeile ein Koppelkraftregelungs-Faktor von CFC = 0,0 dargestellt.
Die zur Veranschaulichung dienenden weiteren 2 und 3 entsprechen Kennlinien-Diagrammen der DE 102 61 513 A1 .
Ein Extremfall einer Beladungssituation, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren besonders relevant ist, zeigt die Darstellung der 1i), d. h. rechts unten, mit geringem Koppelkraftregelungs-Faktor CFC = 0 und extremer Beladung hinten, d. h. auf den Anhängerachsen AA1 und AA2. Das Ergebnis gemäß dieser herkömmlichen Bremsregelung gemäß der DE 102 61 513 A1 ist, dass hier eine sehr große Koppelkraft zwischen den Teilfahrzeugen, d. h. zwischen dem Zugfahrzeug 2 und dem Anhängefahrzeug 3, auftritt. Hieraus folgt jedoch, dass beim Bremsen das Anhängefahrzeug 3, d. h. der Auflieger, auf das Zugfahrzeug 2 drückt.
Dies zeigt eine entsprechende Berechnung: Gemäß 1i) überbremst das Zugfahrzeug 2 so, wie die Zuspannenergie-Niveaus BDN_Z sich zueinander verhalten, d. h. im Verhältnis 7,1 bang von 1i) zu dem entsprechenden Wert bei CFC = 1, d. h. dem Wert von 1c) von 4,7 bar/g; somit überbremst das Zugfahrzeug 2 um 7,1/4,7, d. h. um mehr als 50%.
Entsprechend tritt eine Unterbremsung des Aufliegers (Anhängefahrzeugs 3) auf: Das Anhängefahrzeug 3 unterbremst entsprechend dem Verhältnis der Zuspannenergieniveaus (Sollbremsdrücke) BDN_A von 1i) und 1c) (Koppelkraftregelungs-Faktor 0 und 1), d. h. im Verhältnis von 6,1 bang zu 8,5 bar/g, d. h. um 6,1/8,5, d. h. um etwa 30%.
Aus der Überbremsung des Zugfahrzeugs 2 und der Unterbremsung des Anhängefahrzeugs 3 resultiert eine aufschiebende Koppelkraft von bis zu 10 t. Bei den angegebenen Gesamt-Achslasten, die in diesem Diagramm jeweils in Abhängigkeit der Beladungssituation in den einzelnen Spalten gleich angesetzt sind, ergibt sich somit eine aufschiebende Koppelkraft von etwa 0,5·10 t + (1,0 – 0,7)·18 t = 5 t + 5 t = 10 t.
Erfindungsgemäß wird nunmehr erkannt, dass diese schiebende Kraft eine potentiell gefährliche Situation darstellt; es besteht die Gefahr des Einknickens der Fahrzeugkombination durch Krafteinwirkung von hinten, was auch als Jack-Knifing bezeichnet wird.
In Situation g) der 1, also stark vorderlastiger Beladung bei geringen CFC oder sogar CFC = 0 ist das Anhängefahrzeug 3, d. h. der Sattelauflieger, überbremst und das Zugfahrzeug 2 unterbremst. Die Räder des Anhängefahrzeugs 3 blockieren relativ früh, insbesondere bei niedrigen Reibwerten von Reifen zu Fahrbahn und insbesondere bei Kurvenfahrt.
Gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung wird zunächst ein Zustandssignal S7, das den Zustand des EBS des Zugfahrzeugs 2 selbst darstellt, ausgewertet. Das Zustandssignal S7 signalisiert, ob das EBS-System 5 des Zugfahrzeugs 2 funktionsfähig ist; die Funktionsfähigkeit kann fehlen, wenn die EBS-Steuereinrichtung 4 selbst defekt ist und/oder die Kontaktierung mit z. B. Sensorsignalen der ABS-Sensoren oder die Steuerleitung zur Ausgabe der Brems-Steuersignale der S2, S3, S4, S5 fehlerhaft sind.
Wenn somit die EBS-Steuereinrichtung 4 ihre fehlende Funktionsfähigkeit bzw. eine fehlende Funktionsfähigkeit des EBS-Systems 5 erkennt, so wird erfindungsgemäß der Koppelkraftregelungs-Faktor immer auf einen hohen Wert gesetzt, d. h. auf mindestens einen Wert CFC_min; dieser kann hierbei für eine hohe Sicherheit auf CFC_min = 1,0 gesetzt werden, d. h. bei fehlender Funktionsfähigkeit wird immer CFC-Faktor = 1,0 gesetzt. Auch wenn ein kleiner Koppelkraftregelungs-Faktor gesetzt ist und insbesondere ein sehr großer ALV-Wert, z. B. 1,5 oder ein sehr kleiner ALV-Wert, z. B. 0,65, ermittelt worden sind, so wird dennoch CFC-Faktor = 1 gewählt.
Hierdurch wird erreicht, dass keine Koppelkraft mehr wirkt und beide Teilfahrzeuge 2, 3 separat abgebremst werden. Somit treten keine kritischen Fahrzustände der Fahrzeugkombination mehr auf.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren werden somit die kritischen Situationen, insbesondere bei Erkenntnis des Ausfalls des Zugfahrzeug-EBS bzw. der Zugfahrzeug-EBS-Steuereinrichtung 4 höhere CFC-Werte angesetzt.
Gemäß 6 weist das Zugfahrzeug 2 an seiner Vorderachse VA und an seiner Hinterachse HA an jedem Rad jeweils ABS-Sensoren (Raddrehzahl-Sensoren) 10 auf, die Raddrehzahl-Signale S6 an die EBS-Steuereinrichtung 4 ausgeben. Gegebenenfalls kann die EBS-Steuereinrichtung 4 auch Signale von Achslastsensoren aufnehmen, falls derartige vorgesehen sind; das erfindungsgemäße Verfahren ist hier jedoch auch ohne derartige Achslastsensoren durchführbar; hierzu wird insbesondere zum Abschätzen der Achslast und Achslastverhältnisse auf die DE 102 61 513 A1 verwiesen.
Das erfindungsgemäße Verfahren startet somit gemäß 5 in Schritt St0 beim Start, z. B. bei einer Betätigung der Fahrzeugzündung, bzw. dem Anlassen des Motors. Nachfolgend wird in Schritt St1 die Funktionsfähigkeit des EBS-Systems 5 durch die EBS-Steuereinrichtung 4 selbst beurteilt, und das Zustandssignal S7 entsprechend der Funktionsfähigkeit gesetzt, d. h. als binäres Signal mit dem Wert 1 oder 0. Hieraus wird in Schritt St2 der Wert von CFC_min gesetzt, z. B. bei fehlerfreiem EBS-System 5 und somit S7 = 1 als CFC_min = 0 und bei Erkennen von relevanten Fehlern und somit S7 = 0 auf CFC_min = 1.
Die EBS-Steuereinrichtung 4 kann somit nachfolgend den Wert CFC_min bei der Auswahl der Kennlinien 15 und in den jeweiligen Kennlinien den Beladungszustand des Zugfahrzeugs, d. h. das Achslastverhältnis ALV heranziehen.
Nachfolgend werden die Schritte St3 und N1 bis N6 sowie J1 bis J5 gemäß 1 der DE 102 61 513 A1 durchgeführt, wobei in den Abwandlungen hierzu in den Schritten N4 und N5 die Auswahl des Koppelkraftregelungs-Faktors CFC in Abhängigkeit von CFC_min,
d. h. CFC ≥ CFC_min,
Bei S7 = 0 kann immer CFC_min = 1 gesetzt werden; es können aber auch Abstufungen erfolgen, z. B. kann bei grundsätzlicher Funktionsfähigkeit, da alle ABS-Signale (Raddrehzahlsignale) S6 erkannt werden, aber eine Neigung zu Instabilitäten aufgrund z. B. hoher Windstärke auftritt oder auch Instabilitäten erkannt werden, ohne dass sie zugeordnet werden können, der Wert CFC_min = 0,5 oder CFC_min = 0,75 gesetzt werden.
Beispiele zu Abstufungen:

– S7 = 0 ==> CFC_min = 1 (oder etwas weniger)
– An einer Achse ein ABS-Radsensor defekt ==> CFC_min = 0,3
– An VA und HA jeweils ein ABS-Radsensor defekt ==> CFC_min = 0,5
– Erkannte steile Bergabfahrt ==> CFC_min = 0,5
– Vorliegende Erkenntnis, dass die Fahrbahn einen niedrigen Reibbeiwert aufweist ==> CFC_min = 0,5
– Es regnet ==> 0,3
– Es schneit ==> 0,5
– Glatteiswarnung via GPS oder Autobahnbrückensendern ==> 0,5

Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugkombination
2: Zugfahrzeug
3: Anhängefahrzeug
4: EBS-Steuereinrichtung
5: EBS-System
10: ABS-Sensoren (Raddrehzahl-Sensoren)
12: Schnittstelle
14: externer Speicher
15: Kennlinienfelder
HA: Hinterachse
VA: Vorderachse
AA1, AA2: erste, zweite Anhängerachse des Anhängefahrzeugs 3
ALV: Achslastverhältnis des Zugfahrzeugs 2
AL_ZVA: Achslast der Vorderachse des Zugfahrzeugs 2
AL_ZHA: Achslast der Hinterachse des Zugfahrzeugs 2
CFC: Einflussfaktor (Koppelfaktor)
M: Gesamtgewicht der Fahrzeugkombination 2
M_AFZ: Gewicht des Zugfahrzeugs 2
M_ZFZ: Gewicht des Anhängefahrzeugs 3
z_Soll: Fahrzeug-Verzögerungs-Sollwert
P-Soll-A: Bremsdruck-Sollwert (Solldruck)
P-Soll_Z: Bremsdruck-Sollwert (Solldruck)
BDN_A: Zuspannenergie-Niveau
BDN_Z: Zuspannenergie-Niveau
S1: Soll-Verzögerungssignal
S2: Brems-Steuersignale
S3: Brems-Steuersignale an Bremsen der Hinterachse HA
S4: Brems-Steuersignal an Bremsen der ersten Anhängerachse AA1
S5: Brems-Steuersignal an Bremsen der zweiten Anhängerachse AA2
S6: Raddrehzahl-Signale
S7: Zustandssignal
St0–St3: Schritte des Verfahrens
J1–J5: Schritte des Verfahrens
N1–N6: Schritte des Verfahrens

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10261513 A1 [0002, 0005, 0035, 0036, 0044, 0045, 0055, 0058]

Claims

Verfahren zur Zuspannenergieregelung einer Fahrzeugkombination (1), die ein mit einem elektronisch geregelten Bremssystem (5) ausgestattetes Zugfahrzeug (2) mit mindestens einer Vorderachse (VA) und einer Hinterachse (HA) und ein Anhängefahrzeug (3) mit mindestens einer Anhängerachse (AA1, AA2) aufweist, bei dem bei einer Bremsbetätigung ein Verzögerungs-Sollwert (Z_Soll) ermittelt wird (J1), der Verzögerungs-Sollwert (Z_Soll) mit einem ermittelten Verzögerungs-Istwert (Z_Ist) verglichen wird (J2) und aus dem Vergleich ein aktueller Zuspannenergie-Bezugswert (Kappa) ermittelt wird (J2), wobei Zuspannenergie-Sollwerte (P-Soll-Z, P-Soll-A) für das Zugfahrzeug (Z) und für das Anhängefahrzeug (A) aus dem Verzögerungs-Sollwert (Z_Soll), dem aktuellen Zuspannenergie-Bezugswert (Kappa), einem Zuspannenergie-Niveau (BDN-Z) für das Zugfahrzeug (Z) und einem Zuspannenergie-Niveau (BDN-A) für das Anhängefahrzeug (A) ermittelt werden (J3, J4) unter Verwendung von gespeicherten Kennlinienfeldern, die die Abhängigkeiten der Zuspannenergie-Niveaus (BDN-Z, BDN-A) des Zugfahrzeugs (Z) und des Anhängefahrzeugs (A) vom Zuspannenergie-Bezugswert (Kappa) und/oder vom Achslastverhältnis (ALV) des Zugfahrzeugs wiedergeben, wobei die Kennlinienfelder (15) in Abhängigkeit eines vorgebbaren Koppelkraftregelungs-Faktors (CFC) ausgewählt werden, der eine Verteilung der Bremsarbeit zwischen Zugfahrzeug (2) und Anhängefahrzeug (3) festlegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine Funktionsfähigkeit des elektronisch geregelten Bremssystems (5) des Zugfahrzeugs (2) überprüft wird (St1) und in Abhängigkeit der Überprüfung ein Zustandssignal (S7) erzeugt wird (St1), und der Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC) in Abhängigkeit vom Zustandssignal (S7) derartig gesetzt wird, dass bei fehlender oder beeinträchtigter Funktionsfähigkeit des elektronisch geregelten Bremssystems (5) des Zugfahrzeugs (2) ein minimaler Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC_min) angesetzt wird, und der Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC) größer oder gleich dem minimalen Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC_min) gesetzt wird., wobei der minimale Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC_min) von Null verschieden ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC_min) derartig gewählt ist, dass die ermittelten separaten Zuspannenergie-Niveaus für das Zugfahrzeug (2) und das Anhängefahrzeug (3) vom Zuspannenergie-Bezugswert (Kappa) und vom Achslastverhältnis (ALV) abhängen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Beurteilung der Funktionsfähigkeit des elektronisch geregelten Bremssystems (5) nur zwischen vollständig ordnungsgemäßem elektronisch geregelten Bremssystem (5) und fehlerhaftem elektronisch geregelten Bremssystem (5) (S7 = 0) unterschieden wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC_min) in Abhängigkeit eines Achslastverhältnisses (ALV) der Achslast der Vorderachse (VA) zu der Achslast der Hinterachse (HA) gewählt wird, wobei mit steigender höherer relativer Belastung der Hinterachse (HA) der minimale Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC_min) erhöht wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Feststellen eines nicht funktionsfähigen elektronisch geregelten Bremssystems (5) der Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC) auf 1,0 gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Funktionsfähigkeit des elektronisch geregelten Bremssystems (5) (St1) überprüft wird, ob die EBS-Steuereinrichtung (4) Raddrehzahl-Signale (S10) aufnimmt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Ermittlung der Funktionsfähigkeit des elektronisch geregelten Bremssystems (5) (St1) überprüft wird, ob von der EBS-Steuereinrichtung (4) ausgegebene Brems-Steuersignale (S2, S3, S4, S5) empfangen werden von mindestens einem der Elemente der Gruppe, die Radbremsen und ABS-Ventile der Radbremsen enthält.
EBS-Steuereinrichtung (4) für ein Zugfahrzeug (2), zur Ausbildung einer Fahrzeugkombination (1) mit einem Anhängefahrzeug (3), wobei die EBS-Steuereinrichtung (4) zur Aufnahme eines Bremswunsch-Signals (S1) und von Raddrehzahl-Signalen (S10) zumindest einer Vorderachse (VA) und einer Hinterachse (HA) des Zugfahrzeugs (2) und zur Ausgabe von Brems-Steuersignalen (S2, S3, S4, S5) an Radbremsen ausgebildet ist, und wobei in der EBS-Steuereinrichtung (4) oder in einer mit der EBS-Steuereinrichtung über eine Signalschnittstelle (12) angeschlossenen externen Speicher (14) Kennlinien (15) der Abhängigkeit des Zuspannenergie-Niveaus der Fahrzeuge (2, 3) vom Zuspannenergie-Bezugswert (Kappa) und/oder vom Achslastverhältnis (ALV) gespeichert sind, wobei die EBS-Steuereinrichtung (4) bei einer Bremsbetätigung ein Verzögerungs-Sollwert (Z_Soll) ermittelt (J1), der Verzögerungs-Sollwert (Z_Soll) mit einem ermittelten Verzögerungs-Istwert (Z_Ist) vergleicht (J2) und aus dem Vergleich einen aktuellen Zuspannenergie-Bezugswert (Kappa) ermittelt (J2), wobei die EBS-Steuereinrichtung (4) Zuspannenergie-Sollwerte (P-Soll-Z, P-Soll-A) für das Zugfahrzeug (Z) und für das Anhängefahrzeug (A) aus dem Verzögerungs-Sollwert (Z_Soll), dem aktuellen Zuspannenergie-Bezugswert (Kappa), einem Zuspannenergie-Niveau (BDN-Z) für das Zugfahrzeug (Z) und einem Zuspannenergie-Niveau (BDN-A) für das Anhängefahrzeug (A) ermittelt (J3, J4) unter Verwendung von gespeicherten Kennlinienfeldern, die die Abhängigkeiten der Zuspannenergie-Niveaus (BDN-Z, BDN-A) des Zugfahrzeugs (Z) und des Anhängefahrzeugs (A) vom Zuspannenergie-Bezugswert (Kappa) und/oder vom Achslastverhältnis (ALV) des Zugfahrzeugs wiedergeben, wobei die EBS-Steuereinrichtung (4) die Kennlinienfelder (15) in Abhängigkeit eines vorgebbaren Koppelkraftregelungs-Faktors (CFC) auswählt, der eine Verteilung der Bremsarbeit zwischen Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug festlegt, wobei die EBS-Steuereinrichtung (4) eine Funktionsfähigkeit des elektronisch geregelten Bremssystems (5) des Zugfahrzeugs (2) überprüft (St1) und in Abhängigkeit der Überprüfung ein Zustandssignal (S7) erzeugt (St1), und wobei die EBS-Steuereinrichtung (4) den Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC) in Abhängigkeit vom Zustandssignal (S7) derartig setzt, dass sie bei fehlender oder beeinträchtigter Funktionsfähigkeit des elektronisch geregelten Bremssystems (5) des Zugfahrzeugs (2) einen minimalen Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC_min) ansetzt, und den Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC) größer oder gleich dem minimaler Koppelkraftregelungs-Faktor (CFC_min) setzt.
Fahrzeugkombination, die ein Zugfahrzeug (2) und ein Anhängefahrzeug (3), insbesondere einen Auflieger aufweist, wobei das Zugfahrzeug (3) eine EBS-Steuereinrichtung (4) nach Anspruch 8 und das Anhängefahrzeug keine EBS-Steuereinrichtung oder eine EBS-Steuereinrichtung ohne eigene ALB-Funktion aufweist.