DE102012213552A1

DE102012213552A1 - Verfahren zum Sicherstellen der Bremswirkung von in einem Fahrzeug angebrachten Bremsaktuatoren

Info

Publication number: DE102012213552A1
Application number: DE201210213552
Authority: DE
Inventors: Markus Steidl; Johannes Wagner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2012-08-01
Filing date: 2012-08-01
Publication date: 2014-02-06

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Sicherstellen der Bremswirkung von in einem Fahrzeug angebrachten Bremsaktuatoren durch Betätigung der Bremsaktuatoren mit einem erforderlichen Bremsdruck während eines Trocknungsvorgangs, wobei Aktivierungsbedingungen zum notwendigen Trocknen der Bremsaktuatoren vorgegeben sind, deren Erfüllung überprüft wird, und wobei bei Erfüllung der Aktivierungsbedingungen der erforderliche Bremsdruck durch eine Regelung der Fahrzeugverzögerung eingestellt wird, indem eine Soll-Verzögerung vorgegeben wird und in Abhängigkeit von einer ermittelten Ist-Verzögerung mittels eines einstellbaren Regleranteils der erforderliche Bremsdruck ermittelt wird. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass für jeden Bremsaktuator oder für jede definierte Gruppe von Bremsaktuatoren ein individueller Regleranteil einstellbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Sicherstellen der Bremswirkung von in einem Fahrzeug angebrachten Bremsaktuatoren durch Betätigung der Bremsaktuatoren mit einem vorgegebenen Bremsdruck nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
In aktuellen Bremsregelsystemen von Fahrzeugen ist zur Verbesserung des Nassansprechverhaltens der Bremse in der Regel eine Funktion implementiert, die bei aktivem Frontscheibenwischer durch zyklisches, leichtes Anlegen der Bremsbeläge das Ansprechverhalten verbessern soll. Der aufgebrachte Bremsdruck wird dabei so gewählt, dass keine für den Fahrer spürbare Fahrzeugverzögerung erreicht wird. Ein derartiges Verfahren ist beispielsweise aus der DE 44 27 170 C1 bekannt. Weiter ist bekannt, dass der während des Trocknungsvorgangs eingesteuerte Bremsdruck vom Grad der Wetterbedingungen abhängig sein kann, der wiederum von diskreten Zuständen, wie z. B. der gewählten Stufe des Scheibenwischers, bestimmt wird.
Nachteilig ist an derartigen Verfahren dass mit der derzeit in der Regel verwendeten Hardware der zum Trockenwischen der Bremsscheiben erforderliche Soll-Bremsdruck nicht exakt eingestellt werden kann. Der tatsächlich anliegende Bremsdruck kann sogar so stark variieren, dass sich die folgenden unerwünschten Effekte einstellen können:

– Bei nicht ausreichend hohem Bremsdruck bleibt die Wischwirkung aus. Die Folgen sind weiterhin nasse bzw. verschmutzte Bremsscheiben.
– Der Wischdruck ist nicht für alle Bremsscheiben ausreichend, so dass einzelne Bremsscheiben verschmutzt bzw. nass bleiben. Bei einem regulären Bremsvorgang wird dann ein Giermoment erzeugt, welches zu einer Destabilisierung des Fahrzeugs führen kann.
– Ein zu hoher Bremsdruck ruft eine merkliche negative Beschleunigung des Fahrzeugs hervor. Dies kann zu einer Irritation des Fahrers, erhöhtem Kraftstoffverbrauch und höheren Emissionen und Bauteilverschleiß führen.

Weiter offenbart die DE 101 11 076 B4 ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Sicherstellen der Bremswirkung von in einem Fahrzeug angebrachten Bremsaktuatoren, wobei die Aktivierungsbedingung dann als erfüllt gilt, wenn unter anderem weder das Gaspedal noch das Bremspedal betätigt wird. Ist die Aktivierungsbedingung erfüllt, wird zyklisch eine ermittelte Ist-Verzögerung des Fahrzeugs mit einer vorgegebenen Soll-Verzögerung des Fahrzeugs verglichen und in Abhängigkeit dieser Regelabweichung werden die Bremsaktuatoren durch Beaufschlagung mit einem erforderlichen Bremsdruck derart angesteuert, dass sich der Ist-Wert dem Soll-Wert annähert, wobei keine für den Fahrer wahrnehmbare oder eine für den Fahrer kaum wahrnehmbare Fahrzeugverzögerung eingestellt werden soll.
Aufgabe der Erfindung ist nun, ein verbessertes Verfahren zur Sicherstellen der Bremswirkung von in einem Fahrzeug angebrachten Bremsaktuatoren auf der Basis von Fahrdynamikdaten bereitzustellen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Prinzipiell wird bei der Erfindung von einem Verfahren zum Sicherstellen der Bremswirkung von in einem Fahrzeug angebrachten Bremsaktuatoren durch Betätigung der Bremsaktuatoren mit einem erforderlichen Bremsdruck während eines Trocknungsvorgangs ausgegangen, bei dem Aktivierungsbedingungen vorgegeben sind, deren Erfüllung überprüft werden. Bei Erfüllung der Aktivierungsbedingungen wird der erforderliche Bremsdruck durch eine Regelung der Fahrzeugverzögerung eingestellt, indem eine Soll-Verzögerung vorgegeben wird und in Abhängigkeit von einer ermittelten Ist-Verzögerung mittels eines einstellbaren Regleranteils der erforderliche Bremsdruck ermittelt und einstellt wird. Der Regleranteil wird prinzipiell derart ermittelt und einstellt, dass sich die Ist-Verzögerung der Führungsgröße, also der Soll-Verzögerung zumindest annähert.
Die Erfindung zeichnet sich nun dadurch aus, dass für jeden Bremsaktuator oder für jede definierte Gruppe von Bremsaktuatoren, die nicht alle Bremsaktuatoren des Fahrzeug umfasst, ein individueller Regleranteil einstellbar ist und eingestellt wird, d. h. für jeden Bremsaktuator bzw. für jede Bremsscheibe oder für jede definierte Gruppe von Bremsaktuatoren wird ein eigener Regleranteil berechnet, und für die Bremsregelung während des Trocknungsvorgangs herangezogen. Durch den individuellen Regleranteil kann eine bessere Fahrzeugverzögerung bzw. ein auf jeden Bremsaktuator abgestimmtes Trockenwischen der Bremsscheibe erreicht werden.
Vorteilhafterweise kann als Gruppe von Bremsaktuatoren folgende Einteilung definiert werden:

1. Gruppe: Vorne links und hinten rechts
2. Gruppe: Vorne rechts und hinten links

In einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Verfahren auch derart weitergebildet sein, dass für jeden Bremsaktuator oder jede definierte Gruppe von Bremsaktuatoren ein von den übrigen Bremsaktuatoren unabhängiger Trocknungsvorgang vorgenommen wird. Diese definierten Gruppen können mit den definierten Gruppen, für die ein eigener Regleranteil ermittelt und eingestellt wird, identisch sein, oder auch von diesen abweichen.
Vorteilhafterweise kann das Verfahren auch derart ausgestaltet sein, dass während des Trocknungsvorgangs der aktuelle Regleranteil bzw. die aktuellen Regleranteile auf einem (ursprünglichen) Wert konstant gehalten wird bzw. werden und der Regleranteil erst nach dem Trocknungsvorgang korrigiert wird, d. h. der jeweilige Regler hält während eines Wischvorgangs bzw. Trocknungsvorgangs den Bremsdruck konstant. Erst nach dem Trocknungsvorgang wird der jeweilige Regleranteil ggf. korrigiert, wenn dies für einen (späteren) optimalen Trocknungsvorgang der jeweiligen Bremsscheibe erforderlich ist.
Zur Ermittlung des korrigierten Regleranteils werden die vor und/oder während und/oder nach dem Trocknungsvorgang relevanten Fahrdynamikdaten gespeichert, die nach dem jeweiligen Trocknungsvorgang analysiert werden. Demnach werden vorteilhafterweise zur Ermittlung des korrigierten Regleranteils vorgegebene, vor und/oder während und/oder dem Trocknungsvorgang ermittelte, relevante Fahrdynamikdaten, insbesondere die ermittelte Ist-Verzögerung und vorgegebene Soll-Verzögerung und/oder ein während des Trocknungsvorgangs kontinuierlich oder sequenziell ermittelter Regleranteil zugrunde gelegt. Durch die Auswertung dieser Fahrdynamikdaten kann auf einfache Weise festgestellt werden, ob eine Anpassung des Regleranteils erforderlich ist, und wenn ja, welche Anpassung des Regleranteils vorgenommen werden muss.
Vorteilhafterweise wird der Regleranteil nur dann korrigiert bzw. angepasst, wenn vorgegebene Korrektur-Bedingungen vorliegen. Einerseits kann durch die vorgegebenen Korrektur-Bedingungen der Fall abgedeckt sein, dass eine Korrektur des Regleranteils nur dann vorgenommen wird, wenn aufgrund der ausgewerteten Fahrdynamikdaten eine Korrektur um einen Mindestwert erforderlich ist. Wäre nur eine minimale Korrektur notwendig, kann diese unterlassen werden.
Andererseits können die Korrektur-Bedingungen derart vorgegeben und ausgestaltet sein, dass der Regleranteil nur dann korrigiert wird, wenn die zur Ermittlung des Regleranteils zugrunde liegenden Daten eine erforderliche Güte aufweisen, insbesondere dann, wenn (während des Trocknungsvorgangs) keine störenden Effekte durch eine Beschleunigungsanforderung und/oder eine vom Trocknungsvorgang unabhängige Verzögerungsanforderung und/oder eine sich ändernde Fahrbahnneigung erkannt werden. Dadurch kann sichergestellt werden, dass ein für spätere Trockenvorgänge verbesserter Regleranteil einstellt wird.
Da der Trocknungsvorgang nur zu bestimmten Zeitpunkten bzw. bei bestimmten Rahmenbedingungen erforderlich und/oder sinnvoll ist, wird der Trocknungsvorgang nur bei Vorliegen vorgegebener Aktivierungsbedingungen vorgenommen. So gelten vorteilhafterweise die Aktivierungsbedingungen als erfüllt, wenn zumindest eine der folgenden Teilbedingungen, Idealerweise jedoch alle der folgenden Teilbedingungen erfüllt sind.

– eine die Betätigung des Scheibenwischers repräsentierende Größe zeigt eine Aktivität des Scheibenwischers an,
– eine die Gaspedalbetätigung repräsentierende Größe zeigt keine Gaspedalbetätigung an,
– eine die Bremspedalbetätigung repräsentierende Größe zeigt keine Bremspedalbetätigung an,
– eine die Aktivität eines Antiblockiersystems und/oder eines Fahrdynamikregelsystems repräsentierende Größe zeigt an, dass das Antiblockiersystem und/oder das Fahrdynamikregelsystem in Bereitschaft und nicht aktiv sind/ist,
– eine einen Anhängerbetrieb repräsentierende Größe zeigt an, dass kein Anhängerbetrieb aktiv ist,
– eine die Geschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentierende Größe zeigt an, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als eine vorgegebene untere Grenzgeschwindigkeit ist,
– eine ein Fading der Bremsaktuatoren repräsentierende Größe zeigt an, dass kein Fading erkannt wird,
– eine die Temperatur von Bremsscheiben repräsentierende Größe zeigt an, dass die Temperatur der Bremsscheiben kleiner als eine obere Grenztemperatur ist, oder
– eine die Aktivität eines Geschwindigkeitsregelsystems repräsentierende Größe zeigt an, dass kein Geschwindigkeitsregelsystem aktiv ist.

Diese genannten Teilbedingungen stellen bspw. sicher, dass sich das Fahrzeug aktuell nicht in einer kritischen Situation befindet und ein Eingriff in das Bremssystem ggf. nachteilig sein könnte.
Durch ein unterschiedliches Ansprechverhalten der Bremsen auf einer Ache kann auf das Fahrzeug ein Giermoment einwirken, das zum Schiefziehen des Fahrzeugs führt. Zur Kompensation des möglicherweise auftretenden seitlichen Verzugs aufgrund nasser Fahrbahnoberfläche bzw. nasser Reibflächen der Bremsaktuatoren kann vorteilhafterweise bei Erfüllung der Aktivierungsbedingungen zusätzlich eine ermittelte Ist-Gierrate des Fahrzeugs mit einer Soll-Gierrate verglichen werden und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs, insbesondere bei Überschreiten eines Gierraten-Differenzschwellwertes eine Regelung der Ist-Gierrate auf die Soll-Gierrate durch Ansteuerung eines vorgegebenen Aktuator vorgenommen werden.
Dabei wird im Regler aus der Differenzgierrate ein Korrekturmoment berechnet, das über eine Bremsdruckänderung erzeugt werden kann. Alternativ kann auch ein Lenkmoment- oder ein Lenkwinkeleingriff vorgenommen werden.
Die Erfindung wird anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels nochmals näher erläutert. Dabei zeigt
1 ein vereinfachtes Ablaufdiagamm zur Regelung der Bremskraft während eines Trocknungsvorgangs der Bremsbeläge, und
2 einen entsprechenden Regler zur Regelung der Bremskraft im Rahmen eines Trocknungsvorgangs der Bremsbeläge.
In der 1 ist dargestellt, wie durch das erfindungsgemäße Verfahren ein im Fahrzeug vorhandenes Bremssystem zum Trockenbremsen der Bremsscheiben angesteuert bzw. geregelt wird. Dabei wird in einem ersten Schritt eine Situationserkennung hinsichtlich dem Erkennen einer Notwendigkeit für einen Eingriff in die Bremsregelung aufgrund nasser Reibflächen der im Fahrzeug angebrachten Bremsaktuatoren und einer dadurch hervorgerufenen reduzierten Fahrzeugverzögerung vorgenommen.
In diesem Schritt wird überprüft, ob die Aktivierungsbedingungen, die sich aus verschiedenen Teilbedingungen zusammensetzen können, erfüllt sind. Insbesondere werden folgende Teilbedingungen überprüft:

– Scheibenwischerhebel auf „Wischer ein”
– ABS (Antiblockiersystem) und FDR (Fahrdynamikregelsystem) verfügbar
– ABS und FDR nicht aktiv
– Kein Anhängerbetrieb
– Fahrzeuggeschwindigkeit über Schwellwert
– Keine Fading-Erkennung
– Bremsscheibentemperatur unter Schwellwert
– Keine Bremspedalbetätigung
– Keine Gaspedalbetätigung
– Geschwindigkeitsregelsystem nicht aktiv.

Sind alle oben genannten Teilbedingungen erfüllt, gelten die Aktivierungsbedingungen als erfüllt und die Funktion wird aktiviert und der nächste Verfahrensschritt freigegeben. Im diesem nächsten Verfahrensschritt wird für eine erste definierte Gruppe G1 von Bremsaktuatoren (hier vorne links und hinten rechts) der Trocknungsvorgang eingeleitet. Dabei wird aus der aktuellen Ist-Verzögerung a_i des Fahrzeugs und einer vorgegebenen Soll-Verzögerung a_s des Fahrzeugs durch Differenzbildung ein aktueller Differenzwert Δa berechnet. Dieser aktuelle Differenzwert Δa wird, wenn er größer als ein vorgegebener Differenzwert ist, als Regelabweichung einem Regler mit einem für diese Gruppe G1 einstellbaren Regleranteil zugeführt, der daraus einen Bremsdruck p(G1) als Stellgröße für diese Gruppe G1 ermittelt, die dem Bremsregelsystem zur Ansteuerung der Bremsaktuatoren dieser Gruppe G1 zugeführt wird. Diese Ansteuerung bzw. diese Regelung des Bremsdrucks an den Bremsaktuatoren der ersten Gruppe G1 erfolgt für ein vorgegebenes Zeitintervall oder solange bis der Differenzwert Δa zwischen der Ist-Verzögerung a_i und der Soll-Verzögerung a_s zumindest kleiner als ein vorgegebener, frei applizierbarer Differenzwert ist oder bis die Aktivierungsbedingungen nicht mehr erfüllt sind.
Ist das Ende des Trocknungsvorgangs erreicht bzw. der Trocknungsvorgang für die 1. Gruppe G1 von Bremsaktuatoren abgeschlossen, wird der Trocknungsvorgang für eine zweite definierte Gruppe G2 von Bremsaktuatoren (hier vorne rechts und hinten links) durchgeführt. Dabei wird analog zur ersten Gruppe G1 aus der aktuellen Ist-Verzögerung a_i des Fahrzeugs und einer vorgegebenen Soll-Verzögerung a_s des Fahrzeugs durch Differenzbildung ein aktueller Differenzwert Δa berechnet. Dieser aktuelle Differenzwert Δa wird, wenn er größer als ein vorgegebener Differenzwert ist, als Regelabweichung einem Regler mit einem für diese Gruppe G2 einstellbaren Regleranteil zugeführt, der daraus einen Bremsdruck p(G2) als Stellgröße für diese Gruppe G2 ermittelt, die dem Bremsregelsystem zur Ansteuerung der Bremsaktuatoren dieser Gruppe G2 zugeführt wird. Diese Ansteuerung bzw. diese Regelung des Bremsdrucks an den Bremsaktuatoren der zweiten Gruppe G2 erfolgt analog zur ersten Gruppe G1 für ein vorgegebenes Zeitintervall oder solange bis der Differenzwert Δa zwischen der Ist-Verzögerung a_i und der Soll-Verzögerung a_s zumindest kleiner als ein vorgegebener, frei applizierbarer Differenzwert ist oder bis die Aktivierungsbedingungen nicht mehr erfüllt sind.
In der 2 ist nun stark vereinfacht ein Beschleunigungsregler zur Regelung der Fahrzeugverzögerung im Rahmen eines Trocknungsvorgangs der Bremsbeläge im Detail für ein Fahrzeug mit 4 Bremsaktuatoren (vorne rechts, vorne links hinten rechts und hinten links) dargestellt, wobei für jeden Bremsaktuator ein individueller Regleranteil RA1, RA2, RA3 oder RA4 berechnet wird.
Dabei zeigt die 2 ein System zur Regelung der Fahrzeugverzögerung a_i auf eine vorgegebene Soll-Fahrzeugverzögerung a_s mit einem für jeden Bremsaktuator individuellen Regleranteil RA1, RA2, RA3 und RA4 und einer Regelstrecke „FZG”. Der jeweilige Wischdruck p(1-4) für jede Bremsscheibe setzt sich dabei aus einem Teil pvor aus einer Vorsteuerung und einem individuellen Teil preg(1-4), der durch den jeweiligen Regleranteil RA1–RA4 gebildet wird, zusammen. Die Vorsteuerung, die nicht unbedingt notwendig ist, entspricht einer Berechnung des Wischdrucks mit konventionellen Methoden, also z. B. über die Geschwindigkeit des Scheibenwischers. Durch den individuellen Regleranteil RA1–RA4 kann jeder Bremsaktuator mit einem optimalen Bremsdruck beaufschlagt werden, so dass in Summe ein sehr gutes Wischergebnis erreicht werden kann.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 4427170 C1 [0002]
DE 10111076 B4 [0004]

Claims

Verfahren zum Sicherstellen der Bremswirkung von in einem Fahrzeug angebrachten Bremsaktuatoren durch Betätigung der Bremsaktuatoren mit einem erforderlichen Bremsdruck (p(G1), p(G2), p(1-4)) während eines Trocknungsvorgangs, wobei Aktivierungsbedingungen zum notwendigen Trocknen der Bremsaktuatoren vorgegeben sind, deren Erfüllung überprüft wird, und wobei bei Erfüllung der Aktivierungsbedingungen der erforderliche Bremsdruck (p(G1), p(G2), p(1-4)) durch eine Regelung der Fahrzeugverzögerung (Δa) eingestellt wird, indem eine Soll-Verzögerung (a_s) vorgegeben wird und in Abhängigkeit von einer ermittelten Ist-Verzögerung (a_i) mittels eines einstellbaren Regleranteils (RA1, RA2, RA3, RA4) der erforderliche Bremsdruck (p(G1), p(G2), p(1-4)) ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Bremsaktuator oder für jede definierte Gruppe (G1, G2) von Bremsaktuatoren ein individueller Regleranteil (p(G1), p(G2), p(1-4)) einstellbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Bremsaktuator oder jede definierte Gruppe (G1, G2) von Bremsaktuatoren ein von den übrigen Bremsaktuatoren unabhän giger Trocknungsvorgang vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass während des Trocknungsvorgangs der individuelle Regleranteil (RA1, RA2, RA3, RA4) auf einem eingestellten Wert konstant gehalten wird und der individuelle Regleranteil (RA1, RA2, RA3, RA4) erst nach dem Trocknungsvorgang korrigiert wird.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungsbedingungen erfüllt sind, wenn mindestens eine oder mindestens eine Auswahl der folgenden Teilbedingungen erfüllt ist: – eine die Betätigung des Scheibenwischers repräsentierende Größe zeigt eine Aktivität des Scheibenwischers an, – eine die Gaspedalbetätigung repräsentierende Größe zeigt keine Gaspedalbetätigung an, – eine die Bremspedalbetätigung repräsentierende Größe zeigt keine Bremspedalbetätigung an, – eine die Aktivität eines Antiblockiersystems und/oder eines Fahrdynamikregelsystems repräsentierende Größe zeigt an, dass das Antiblockiersystem und/oder das Fahrdynamikregelsystem in Bereitschaft und nicht aktiv sind/ist, – eine einen Anhängerbetrieb repräsentierende Größe zeigt an, dass kein Anhängerbetrieb aktiv ist, – eine die Geschwindigkeit des Fahrzeugs repräsentierende Größe zeigt an, dass die Geschwindigkeit des Fahrzeugs größer als eine vorgegebene untere Grenzgeschwindigkeit ist, – eine ein Fading der Bremsaktuatoren repräsentierende Größe zeigt an, dass kein Fading erkannt wird, – eine die Temperatur von Bremsscheiben repräsentierende Größe zeigt an, dass die Temperatur der Bremsscheiben kleiner als eine obere Grenztemperatur ist, – eine die Aktivität eines Geschwindigkeitsregelsystems repräsentierende Größe zeigt an, dass kein Geschwindigkeitsregelsystem aktiv ist.
Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfüllung der Aktivierungsbedingungen zusätzlich eine ermittelte aktuelle Ist-Gierrate des Fahrzeugs mit einer Soll-Gierrate verglichen wird und in Abhängigkeit vom Ergebnis des Vergleichs eine Regelung der Ist-Gierrate auf die Soll-Gierrate durch Ansteuerung eines vorgegebenen Aktuators vorgenommen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung der Gierrate durch Änderung des Bremsdrucks zumindest eines Bremsaktuators und/oder durch einen Eingriff in das Lenksystem des Fahrzeugs erfolgt.