DE102013210593A1

DE102013210593A1 - Verfahren zum Betreiben eines Betriebsbremssystems in einem Fahrzeug

Info

Publication number: DE102013210593A1
Application number: DE102013210593.2A
Authority: DE
Inventors: Rudolf Daniels; Ian Moore; Thomas Svensson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-08-21
Filing date: 2013-06-07
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2033-06-08
Also published as: CN103625452B; CN103625452A; US20140058639A1; DE102013210593B4; US10160430B2

Abstract

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems in einem Fahrzeug, bevorzugt eines Betriebsbremssystems, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wird zunächst festgestellt, ob das Fahrzeug stillsteht. Wurde festgestellt, dass das Fahrzeug stillsteht, wird sodann detektiert, dass das Betätigungsorgan seitens des Fahrers betätigt wird, um das Fahrzeug in dem Stillstand zu belassen. Wenn festgestellt wurde, dass das Betätigungsorgan im Stillstand des Fahrzeugs betätigt wird, wird ein Signal generiert, welches eine Reduzierung des Bremsdrucks auf einen vorgebbaren Grenzwert bewirkt, wobei der Bremsdruck bei einem Stillstand des Fahrzeuges nur dann auf den Grenzwert reduziert wird, wenn ein Verzögerungssignal ausbleibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems, bevorzugt eines Betriebsbremssystems in einem Fahrzeug, insbesondere in einem Kraftfahrzeug.
Bei der DE 10 2007 030 780 A1 soll ein an einer Steigung oder Gefällstrecke befindliches Fahrzeug mittels zumindest eine Feststellfunktion aufweisenden elektromechanischen Bremssystems ausreichend sicher abgebremst und somit ein wegrollen des Fahrzeugs verhindert werden. Dabei werden bei einem stehenden Fahrzeug an zumindest zwei der Räder Betriebsbremskräfte mit einem der Summe der an allen Rädern anliegenden Betriebsbremskräfte entsprechenden Betrag erzeugt. Anschließend wird der Stillstand des Fahrzeuges überprüft. Bei weiterhin anhaltendem Stillstand wird der Betrag der an beiden Rädern anliegenden Betriebsbremskräfte reduziert, wobei gleichzeitig der Betrag der Feststellbremskräfte an den weiteren Rädern aufgebaut wird. So könne ein Fahrzeug beispielsweise durch Bremsen derjenigen Räder sicher abgestellt werden, welche einen ausreichenden Reibwert zum Halten des Fahrzeugs aufweisen. Dadurch würde ein Bremsen der Räder, welche sich auf einem Untergrund mit geringem Reibwert, beispielsweise Glatteis befinden verhindert werden.
Bremssysteme von Fahrzeugen, also von Kraftfahrzeugen sind bekannt. Fahrzeuge können ein Betriebsbremssystem und ein Parkbremssystem aufweisen. Das Parkbremssystem soll als Feststellbremse bei einem länger währenden Abstellen des Fahrzeuges, z. B. am abschüssigen Strecken zusätzlich gegen ein Wegrollen sichern. Derartige Parkbremssysteme werden auch als Handbremse bezeichnet. Das Betriebsbremssystem dient zum Abbremsen des Fahrzeuges während des Betriebes. Die Betriebsbremssysteme weisen als Betätigungsorgan einen Bremshebel auf, welcher einen Bremswunsch des Fahrers auf die jeweiligen Wirkorgane, also auf den jeweiligen Bremssattel mit den üblichen Komponenten überträgt, so dass die Räder, und somit das Fahrzeug abgebremst werden/wird. Bekannte Betriebsmedien, welche die notwendigen Reaktionen von dem Bremshebel auf die jeweiligen Wirkorgane sind z. B. Bremsflüssigkeiten, welche in abgeschlossenen Systemen angeordnet sind. Der notwendige Druck wird durch einen Hauptbremszylinder erzeugt. Systeme dieser Art sind weithin bekannt, so dass nicht weiter darauf eingegangen wird. Bei einer ferngesteuerten Übertragung (Brake by wire) ist allerdings aus Sicherheitsgründen noch eine Rückfallebene beispielsweise hydraulischer Art vorgesehen.
Bekannt sich aber auch regenerative Systeme, bei welcher die Bremsenergie zurück gewonnen wird. Dabei kann Strom erzeugt werden, der in einem Stromspeicher gespeichert wird. Der bei dem Bremsvorgang erzeugte und sodann gespeicherte Strom kann als Antriebsenergie dem Antriebsstrang zugeführt werden, wobei der Strom auch in das Bordnetz eingespeist werden kann, um Stromverbraucher anzutreiben.
Bei den bekannten Betriebsbremssystemen liegt ein Entwicklungsschwerpunkt darin, den Restdruck des Bremsmediums auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. Diese Bestrebungen sind dahin sinnvoll, dass das Ziel die minimale Schleifkraft der Bremssattelkolben und -beläge nicht zu überschreiten, eingehalten wird, um ein Bremsenschleifen bzw. -reiben bei geringem Bremsmediumdruck zu vermeiden. Ein solches Bremsenschleifen bzw. -reiben führt nämlich zu erheblichem Bremsenverschleiß und kann zu Bremsenrubbeln führen, wobei zudem der Kraftstoffverbrauch und somit die CO2-Emissionen erhöht sind.
Mittels der Betriebsbremssysteme wird das Fahrzeug also abgebremst. Steht das Fahrzeug temporär still, z. B. an einer Lichtzeichenanlage, wird der Fahrer üblicher Weise die Betriebsbremse über das Betätigungsorgan weiter betätigen, um den Stillstand des Fahrzeugs aufrecht zu erhalten. Dabei betätigt der Fahrer das Betätigungsorgan unnötiger Weise mit einem wesentlich höheren Druck, als erforderlich wäre, das Fahrzeug im Stillstand zu belassen, so dass der höhere Druck von dem Hauptbremszylinder und/oder anderen Systemimmanenten Komponenten aufrechterhalten werden muß. Gleichzeitig werden die Bremskolben und -beläge mit dem höheren Druck gegen die Bremsscheibe oder gegen die entsprechende Gegenwirkfläche gedrückt. Dies hat also zur Folge, der unnötig hohe, also der für das Aufrechterhalten des Stillstands überhöhte Bremsdruck wiederum nachteilig eine Erhöhung des Kraftstoffverbrauchs, und somit der CO2-Emissionen bewirkt.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems für Fahrzeuge bereitzustellen, welches einen geringeren Kraftstoffverbrauch und damit einhergehend geringere CO2-Emissionen sicherstellt.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere, besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung offenbaren die Unteransprüche.
Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der nachfolgenden Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen.
Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems in einem Fahrzeug, bevorzugt eines Betriebsbremssystems, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, wird zunächst festgestellt, ob das Fahrzeug stillsteht. Wurde festgestellt, dass das Fahrzeug stillsteht, wird sodann detektiert, dass das Betätigungsorgan seitens des Fahrers betätigt wird, um das Fahrzeug in dem Stillstand zu belassen. Wenn festgestellt wurde, dass das Betätigungsorgan im Stillstand des Fahrzeugs betätigt wird, wird ein Signal generiert, welches eine Reduzierung des Bremsdrucks auf einen vorgebbaren Grenzwert bewirkt.
So wird der Bremsdruck welcher das Fahrzeug durch Einwirken der Wirkorgane im Stillstand beläßt, von einem überhöhten Betrag auf den nur noch erforderlichen Druckbetrag reduziert, um das Fahrzeug im Stillstand zu halten. Mit der Erfindung wird so vorteilhaft erreicht, dass der Bremsdruck des Betriebsbremssystems bei einem temporären Stillstand des Fahrzeuges entgegen der Anforderung des Fahrers reduziert wird, um so den Bremsenverschleiß, den Kraftstoffverbrauch und somit die CO2-Emissionen zu reduzieren. Der Eingriff in die Reduzierung des Bremsdruckes kann von dem Fahrer unbemerkt durchgeführt werden.
Dabei liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, dass der jeweilige Bremssattel einen so genannten „Reib Knie-Punkt“ (Englisch „Drag knee-point“) hat. Dieser ist als Änderungsbereich eines Graphen anzusehen wenn das Reibmoment über den Bremsdruck als Graph aufgetragen wird. Dabei stellt die X-Achse den Bremsdruck in [bar] dar, wobei die Y-Achse das Reibmoment in [Nm] darstellt. der Graph hat dabei im Wesentlichen zwei Abschnitte, zwischen denen der „Knie-Punkt“ angeordnet ist. Der Graph verläuft in einem ersten Abschnitt mit steigendem Bremsdruck zunächst relativ flach ansteigend, bis die Parameter den „Knie-Punkt“, also den Änderungsbereich erreichen. Anschließend weist der Graph im zweiten Abschnitt bei höheren Bremsdrücken einen steileren Anstieg auf, so dass auch das Reibmoment entsprechend steigt. Bei steigendem Reibmoment ist aber auch mit höherem Verschließ und weiteren nachteiligen Faktoren zu rechnen, wie bereits gesagt wurde.
Bei der Erfindung kann nun der „Reib Knie-Punkt“ als vorgebbarer Grenzwert angenommen werden, so dass das Druckbetrag von dem hohem, nicht erforderlichen Druckbetrag zumindest auf den Betrag des „Reib Knie-Punktes“ reduziert wird. Dieser Druckbetrag reicht im Allgemeinen aus, das Fahrzeug durch einwirken der Betriebsbremsanlage temporär im Stillstand zu belassen.
Sollte der Druckbetrag auf dem Niveau des „Reib Knie-Punktes nicht ausreichen, würde das Fahrzeug den Zustand des Stillstandes verlassen, so dass der Fahrer das Betätigungsorgan mit erhöhtem Druck beaufschlagen würde, so dass auch ein Verzögerungssignal generiert würde. Insofern ist erfindungsgemäß vorgesehen auch festzustellen, ob ein Verzögerungssignal ausbleibt, so dass sichergestellt ist, dass der Bremsdruck nur dann auf den geringen Betrag im Bereich des „Reib Knie-Punktes“ reduziert wird, wenn das Fahrzeug tatsächlich still steht, und ein Verzögerungssignal nicht festgestellt wird. Ein Verzögerungssignal wird immer dann generiert, wenn das Fahrzeug aus der Fahrt heraus negativ beschleunigt wird.
Anstelle den Grenzwert auf den Betrag des „Reib Knie-Punktes“ festzusetzen kann als äquivalente Möglichkeit ein Grenzwert gewählt werden, welcher einem Druckbetrag entspricht, der einem Verzögerungsbetrag von 3m/s² bei mittlerer Vollverzögerung (mfdd= mean fully developed deceleration) bei Fahrzeuggesamtgewicht entspricht. Ist der tatsächlich Wert höher, wird der Bremsdruck durch das erfindungsgemäße Verfahren nicht reduziert, da ein entsprechendes Verzögerungssignal generiert wird.
In einer Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass nur ein Teilstrom des Bremsmediums zu dem Wirkorgan geleitet wird, so dass nur der Bremsdruck erzeugt wird, also wirkt, welcher nur notwendig ist, um den Stillstand des Fahrzeugs aufrechtzuerhalten. Bei einem Bremssystem mit Speicherelement kann der verbleibende Mediumstrom, also der andere Teilstrom vorteilhaft zum Speicherelement geleitet werden. Mit anderen Worten kann vorgesehen sein, dass das Bremsmedium sehr wohl einen dem angeforderten, also überhöhten Druck entsprechenden Betrag aufweist, wobei allerdings eine Aufteilung des Mediumstromes vorgesehen ist, so dass der Mediumstrom mit dem lediglich erforderlichen Druck zum bzw. zu den Wirkorganen geleitet wird, wobei der andere Teilmediumstrom zum Speicherelement geleitet wird, und von dort mit dem gespeicherten Druckbetrag bei Bedarf in das System einleitbar ist.
In weiter möglicher Ausgestaltung kann vorgesehen sein, die Einlaßventile eines ESC-Systems auf dem Druckniveau des Grenzwertes zu schließen.
Grundsätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren in einem separaten Steuergerät durchgeführt werden, wobei Sensoren die notwendigen Signale senden, welche zu den entsprechenden Entscheidungssignalen generiert werden. Selbstverständlich kann das Verfahren auch in vorhandenen Steuergeräten durchgeführt werden.
Zielführend ist, wenn das Verfahren nur dann durchgeführt wird, wenn zusätzlich zu der Bestätigung des Stillstandes des Fahrzeuges das Verzögerungssignal tatsächlich ausbleibt. So kann sichergestellt werden, dass der Eingriff in die Bremsdruckreduzierung unschädlich, also ungefährlich ist.
In der einzigen 1 ist die oben angesprochen Graphik gezeigt, welche den Einfluß des Bremsdruckes auf das Reibmoment zeigt. Das Reibmoment 1 über den Bremsdruck 2 als Graph 3 aufgetragen. Dabei stellt die X-Achse den Bremsdruck 2 in [bar] dar, wobei die Y-Achse das Reibmoment 1 in [Nm] darstellt. Der Graph hat dabei im Wesentlichen zwei Abschnitte 4 und 5, zwischen denen der „Knie-Punkt“ 6 angeordnet ist. Der Graph 3 verläuft in einem ersten Abschnitt 4 mit steigendem Bremsdruck 2 zunächst relativ flach ansteigend, bis die Parameter den „Knie-Punkt“ 6, also den Änderungsbereich erreichen. Anschließend weist der Graph 3 im zweiten Abschnitt 5 bei höheren Bremsdrücken 2 einen steileren Anstieg auf, so dass auch das Reibmoment 1 entsprechend steigt. Den beiden Abschnitten 4 und 5 sind Ausgleichsgeraden 7 und 8 überlagert, welche sich unterhalb des Graphen 3 bei 9 schneiden. Wird der Schnittpunkt 9 auf den Graphen 3 übertragen, ergibt sich der „Knie-Punkt“ 6. Die in der Figur genannten Beträge sind natürlich nur beispielhaft.
Natürlich kann der „Knie-Punkt“ 6 wie in der Figur als gebogener Zwischenabschnitt 10 zwischen den beiden Abschnitten 4 und 5 alle Werte aufweisen, so dass der „Knie-Punkt“ 6 aus einer Schar von Werten gebildet werden kann. Insofern ist der Grenzwert als Grenzwertbereich anzusehen. Andererseits kann der „Knie-Punkt“ 6 auch einen einzelnen, konkreten Wertbetrag aufweisen, welcher bevorzugt als Mittelwert zwischen einem maximalen und einem minimalen Wert des Zwischenabschnittes 10 angeordnet sein sollte, wie in der Figur mittels des Pfeiles 6 angedeutet. Selbstverständlich ist der „Knie-Punkt“ 6 nicht für alle Fahrzeuge und Betriebsbremssysteme identisch. Dieser wird für jedes System separat ermittelt, so dass das Verfahren mit den für das Fahrzeug günstigsten Werten durchführbar ist.
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

DE 102007030780 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben eines Betriebsbremssystems in einem Fahrzeug, welches eine Betätigungsorgan und zumindest ein Wirkorgan hat, umfassend zumindest den Schritt, dass festgestellt wird, dass das Fahrzeug stillsteht, wobei sodann detektiert wird, dass das Betätigungsorgan seitens des Fahrers betätigt wird, um das Fahrzeug in dem Stillstand zu belassen, wobei ein Signal generiert wird, welches eine Reduzierung des Bremsdrucks auf einen vorgebbaren Grenzwert bewirkt, wobei der Bremsdruck bei einem Stillstand des Fahrzeuges nur dann auf den Grenzwert reduziert wird, wenn ein Verzögerungssignal ausbleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Grenzwert einen Betrag aufweist, welcher einem „Reib Knie-Punkt“ des Bremssystems entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Grenzwert einem Druckbetrag entspricht, der einem Verzögerungsbetrag von 3m/s² bei mittlerer Vollverzögerung bei Fahrzeuggesamtgewicht entspricht.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Aufteilung des Bremsmediumstromes vorgesehen ist, so dass der eine Teilmediumstrom mit einem Bremsdruck zum bzw. zu den Wirkorganen geleitet wird, welcher Bremsdruck dem Grenzwertdruck entspricht, wobei der andere Teilmediumstrom zu einem Speicherelement geleitet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Einlaßventile eines ESC-Systems geschlossen werden, wenn das Bremsmedium auf dem Druckniveau des Grenzwertes ist.