DE102016200614A1

DE102016200614A1 - Vorrichtung und Verfahren zur Steuerung eines Bremskraftaktuators mittels einer variablen Steuerungscharakteristik

Info

Publication number: DE102016200614A1
Application number: DE102016200614.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Magnus Straub; Thomas-Dieter VOGEL; Thomas Toelge
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2016-01-19
Filing date: 2016-01-19
Publication date: 2017-07-20

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Bremskraftaktuators für ein Fahrzeugbremssystem mit einer Radbremsanordnung. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogrammprodukt zur Ausführung auf einer solchen Steuerungsvorrichtung sowie ein Fahrzeugbremssystem mit einer solchen Steuerungsvorrichtung. Erfindungsgemäß wird eine Steuerungscharakteristik zur Steuerung des Bremskraftaktuators in Abhängigkeit von zumindest einem bestimmten Wert wenigstens einer ersten Eingangsgröße, die einen Betriebszustand der Radbremsanordnung kennzeichnet oder beeinflusst festgelegt. Dabei definiert die Steuerungscharakteristik eine funktionale Abhängigkeit eines Steuersignals zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators von wenigstens einer als unabhängige Variable der Funktion dienenden und eine Bremsanforderung an das Fahrzeugbremssystem kennzeichnenden zweiten Eingangsgröße. Es wird ein Steuersignals zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators mittels Anwenden der festgelegten Steuerungscharakteristik auf zumindest einen erfassten Wert der wenigstens einen zweiten Eingangsgröße erzeugt und ausgegeben, um den Bremskraftaktuator damit anzusteuern.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Bremskraftaktuators für ein Fahrzeugbremssystem mit einer Radbremsanordnung, wobei der Bremskraftaktuator konfiguriert ist, in Abhängigkeit von dem Steuersignal einen Bremsdruck an der Radbremsanordnung zu erzeugen oder zu verstärken. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Computerprogramm zur Ausführung auf einer solchen Steuerungsvorrichtung sowie ein Fahrzeugbremssystem mit einer solchen Steuerungsvorrichtung.
Die Fahrzeugbremssysteme vieler Fahrzeuge, insbesondere der meisten Kraftfahrzeuge, weisen Radbremsanordnungen zur Bremsung wenigstens eines Rades des Fahrzeugs auf, deren Bremswirkung auf der Erzeugung von Reibung beruht (nachfolgend als „reibungsbasierte Radbremsanordnungen” bezeichnet). So sind insbesondere Trommelbremsen und Scheibenbremsen als Radbremsen für reibungsbasierte Radbremsanordnungen bekannt, bei deren Betätigung eine Reibung zwischen einer Bremstrommel bzw. einer Bremsscheibe einerseits sowie einem oder mehreren Bremsbelägen andererseits benutzt wird, um damit die Geschwindigkeit des Fahrzeugs durch Umwandlung seiner kinetische Energie in andere Energieformen, insbesondere in Wärmeenergie, zu reduzieren. Die Radbremsen heutiger Fahrzeuge verhalten sich dabei über einen weiten Bremsentemperaturbereich hinweg in ihrem Reibverhalten im Wesentlichen konstant, bevor es mit weiter zunehmenden Bremsentemperaturen zu einer Verringerung der Reibung zwischen Bremsbelag und Bremstrommel bzw. Bremsscheibe kommt. Um eine gleiche Bremswirkung zu erreichen, ist daher bei solchen höheren Temperaturen ein höherer Bremsdruck auf die Radbremsen erforderlich als bei tieferen Temperaturen im Bereich konstanten Reibverhaltens.
Bei herkömmlichen Fahrzeugbremssystemen wird der Bremsdruck auf die Radbremsen, insbesondere im Falle von Scheibenbremsen auf deren Bremssättel, vom Fahrer mittels Ausübung einer entsprechenden Kraft auf das Bremspedal selbst erzeugt und über Hydraulikleitungen an die Radbremsen weitergeleitet, wobei häufig Bremskraftverstärker unterstützend eingesetzt werden, um die erforderliche Kraft auf das Bremspedal zu reduzieren. Wenn bei höheren Bremsentemperaturen, etwa nach einer langen Abwärtsfahrt mit häufiger Bremsbetätigung, die Bremswirkung nachlässt (oft als „Fading” bezeichnet), spürt dies der Fahrer somit unmittelbar am Bremspedal, da er eine höhere Kraft aufwenden muss, um dieselbe Bremswirkung wie bei tieferen Bremsentemperaturen zu erreichen. Dies gilt insbesondere auch im Zusammenhang mit der Verwendung herkömmlicher Bremskraftverstärker, insbesondere solcher auf Unterdruckbasis, die die durch den Fahrer bewirkte Bremsbetätigungskraft, in der Regel proportional, bis hin zu einem sogenannten Aussteuerpunkt verstärken. Oberhalb des Aussteuerpunkts können solche Bremskraftverstärker jedoch Reibkraftverluste nicht mehr durch eine entsprechende Bremsdruckverstärkung kompensieren. So über die Rückmeldung am Bremspedal gewarnt, kann der Fahrer sein Fahr- und Bremsverhalten gezielt und rechtzeitig anpassen, um der Gefahr einer zu starken Überhitzung der Bremsen und einer damit verbundenen, nicht mehr ausreichenden Bremswirkung im Bedarfsfall zu begegnen.
Inzwischen sind jedoch auch neuere Generationen von Fahrzeugbremssystemen bekannt bzw. in der Entwicklung, bei denen der Bremsdruck auf die Radbremsen nicht mehr vom Fahrer selbst erzeugt wird. Stattdessen wird dort die Betätigung eines Bremsbetätigungselements, also insbesondere eines Bremspedals, sensorisch erfasst, und ein der erfassten Betätigung entsprechendes Steuersignal erzeugt, mit dem ein Bremskraftaktuator angesteuert wird, der in Abhängigkeit von dem Steuersignal einen Bremsdruck an wenigstens einer ihm zugeordneten Radbremse erzeugt oder verstärkt. Bei solchen modernen Fahrzeugbremssystemen kann der Fahrer aufgrund der mechanischen Entkopplung der Bremsdruckerzeugung vom Bremspedal eine bei höheren Temperaturen nachlassende Bremswirkung nicht mehr oder jedenfalls nicht mehr so deutlich wie bei den herkömmlichen Fahrzeugbremssystemen unmittelbar am Bremspedal spüren. Somit erhält der Fahrer zunächst keinen oder jedenfalls nur einen schwachen und somit möglicherweise schwerer bemerkbaren Hinweis auf eine mögliche Überhitzung der Bremsen, die insbesondere zu deren Schädigung und/oder zu einer unzureichenden Bremswirkung im Bedarfsfall bis hin zu einem schadensbedingten plötzlichen unvorhergesehenen Aussetzen der Bremswirkung führen könnte.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Sicherheit eines Fahrzeugbremssystems, insbesondere im Hinblick auf Schädigungen dessen und/oder auf mangelnde Bremswirkungen, zu verbessern.
Eine Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und eine Steuerungsvorrichtung, gemäß Anspruch 13, jeweils zur Steuerung eines Bremskraftaktuators, ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 14 zur Ausführung auf einem oder mehreren Prozessoren einer solchen Steuerungsvorrichtung, sowie durch ein Fahrzeugbremssystem gemäß Anspruch 15 mit einer solchen Steuerungsvorrichtung.
Verschiedene Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Bremskraftaktuators für ein Fahrzeugbremssystem mit einer reibungsbasierten Radbremsanordnung, wobei der Bremskraftaktuator konfiguriert ist, in Abhängigkeit von dem Steuersignal einen Bremsdruck an der Radbremsanordnung zu erzeugen oder zu verstärken. Dabei weist das Verfahren die folgenden Schritte auf: Festlegen einer Steuerungscharakteristik zur Steuerung des Bremskraftaktuators in Abhängigkeit von zumindest einem bestimmten Wert wenigstens einer ersten Eingangsgröße, die einen Betriebszustand, insbesondere eine Temperatur, der Radbremsanordnung kennzeichnet oder beeinflusst, wobei die Steuerungscharakteristik eine funktionale Abhängigkeit eines Steuersignals zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators von wenigstens einer als unabhängige Variable der Funktion dienenden und eine Bremsanforderung an das Fahrzeugbremssystem kennzeichnenden zweiten Eingangsgröße definiert; Erzeugen eines Steuersignals zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators mittels Anwenden der festgelegten Steuerungscharakteristik auf zumindest einen erfassten Wert der wenigstens einen zweiten Eingangsgröße; und Ausgeben des erzeugten Steuersignals, um den Bremskraftaktuator damit anzusteuern.
Unter einem „Fahrzeugbremssystem” im Sinne der Erfindung ist ein Bremssystem für ein Fahrzeug zu verstehen, das geeignet ist, eine Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu reduzieren. Dabei ist unter „Fahrzeug” jede Art von Fahrzeug mit wenigstens einem bremsbaren Rad zu verstehen, mittels dessen eine oder mehrere Personen und/oder Ladung transportiert werden kann. Insbesondere ist ein Personenkraftwagen (PKW), ein Lastkraftwagen (LKW), ein Motorrad, ein Bus, ein Fahrrad oder ein Anhänger zu einem der vorausgehend genannten Fahrzeuge ein Fahrzeug im Sinne der Erfindung. Dies gilt insbesondere auch für die Zugeinheit sowie die Anhänger eines Zuges.
Unter einem „Bremskraftaktuator” im Sinne der Erfindung ist ein Wandler zu verstehen, der ein empfangenes, insbesondere elektrisches oder optisches, Signal in eine mechanische Bewegung oder eine andere physikalische Größe umsetzt, die zur Erhöhung eines Bremsdrucks an wenigstens einer reibungsbasierten Radbremsanordnung führt. Insbesondere kann der Bremskraftaktuator so gestaltet sein, dass er den gesamten erforderlichen Bremsdruck an der Radbremsanordnung aufbringt, oder so, dass er nur als Bremskraftverstärker wirkt, wobei er nur einen Teil des erforderlichen Bremsdrucks liefert und einen bereits anderweitig aufgebrachten Bremsdruck verstärkt.
Unter einer „Steuerungscharakteristik” im Sinne der Erfindung ist ein, insbesondere mathematisch, definierter funktionaler Zusammenhang zu verstehen, der wenigstens eine als Eingangsgröße dienende unabhängige Variable auf wenigstens eine Eigenschaft, insbesondere auf wenigstens einen Parameter, eines Steuersignals zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators abbildet. Im Sinne der Erfindung kann unter „Steuern” insbesondere auch „Regeln” verstanden werden. Die Eigenschaft des Steuersignals kann dabei insbesondere primäre Signaleigenschaften bzw. Parameter wie etwa Amplitude, Frequenz oder Phase bzw. entsprechende Zeitverläufe dazu betreffen und/oder mittels des Steuersignals zu übermittelnde Daten in einer beliebigen vorbestimmten Kodierung. Insbesondere ist eine Abbildung, die den Grad einer Betätigung eines fahrerbetätigten Bremsbetätigungselements des Fahrzeugbremssystems oder eine davon abhängige Größe auf einen Bremsdruck, eine Verzögerung oder wenigstens eine andere diese beeinflussende Größe abbildet, eine Steuerungscharakteristik im Sinne der Erfindung.
Ein „Festlegen einer Steuerungscharakteristik” im Sinne der Erfindung kann somit insbesondere das Treffen einer Auswahl aus einer Menge grundsätzlich verschiedener Steuerungscharakteristika oder das Festlegen wenigstens eines Parameters beinhalten, mittels dessen eine bestimmte Steuerungscharakteristik aus einer Menge von über eine gemeinsame Parametrisierung verknüpften Steuerungscharakteristika auswählbar ist.
Unter einer „Bremsanforderung” im Sinne der Erfindung ist eine an das Fahrzeugbremssystem, insbesondere einer Steuerungsvorrichtung davon, gerichtete Signalisierung zu verstehen, mittels derer eine Aktivierung einer Radbremsanordnung des Fahrzeugbremssystems und ein Grad dieser Aktivierung bzw. einer dazu korrespondierenden Bremswirkung angefordert wird. Die Bremsanforderung kann insbesondere von einem Fahrer des Fahrzeugs mittels eines fahrerbetätigten Bremsbetätigungselements des Fahrzeugbremssystems, insbesondere einem Bremspedal oder Bremshebel oder einer anderen, insbesondere elektronischen, Mensch-Maschine-Schnittstelle, etwa zur Erfassung von bestimmten Bewegungen bzw. Gesten des Fahrers, ausgelöst werden. Das Signal für die Bremsanforderung kann dann insbesondere einen erfassten Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements kennzeichnen oder davon abhängen. Dabei ist unter einem „Grad der Betätigung eines fahrerbetätigten Bremsbetätigungselements” ein Maß zu verstehen, das angibt, in welchem Umfang bzw. Ausmaß das Bremsbetätigungselement betätigt ist. Als Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements kommt insbesondere seine Stellung oder eine bei seiner Betätigung zurückgelegte Wegstrecke (etwa bei einem Bremspedal, -hebel oder Schieber) oder eine geometrische Komponente einer solchen Wegstrecke oder Bewegungslinie infrage. Auch kann der Grad der Betätigung mittels eines durch die Betätigung des Bremsbetätigungselements aufgebauten Drucks, etwa in einem Simulatorkreis oder einer Hydraulikkomponente, oder einer durch die Betätigung bewirkten Kraft bestimmt werden.
Unter „Kennzeichnen” im Sinne der Erfindung ist zu verstehen, dass die kennzeichnende Größe bzw. ein kennzeichnendes Signal die kennzeichnende Eigenschaft oder Information unmittelbar angibt oder aber eine in eindeutiger Weise davon abhängende Information angibt, so dass aus der kennzeichnenden Größe bzw. dem kennzeichnenden Signal eindeutig auf die kennzeichnende Eigenschaft oder Information geschlossen werden kann.
So wird die Steuerungscharakteristik, die den Zusammenhang zwischen einer Bremsanforderung und der dadurch zu steuernden Größe wie etwa dem Bremsdruck oder der Bremswirkung bestimmt, in Abhängigkeit von wenigstens einer ersten von dem Betriebszustand der Radbremsanordnung abhängigen oder diesen beeinflussenden Eingangsgröße festgelegt. Ändert sich dieser Betriebszustand, insbesondere eine Temperatur der Bremsanordnung, so wird dies der die Bremsanforderung ausgebenden Entität des Fahrzeugs, insbesondere im Falle eines fahrerbetätigten Bremsbetätigungselements diesem und damit dem Fahrer dadurch vermittelt, dass eine Änderung der Steuerungscharakteristik vorgenommen wird, die ein verändertes Bremsverhalten bewirkt. Der Fahrer kann so durch das Fahrzeugbremssystem darauf aufmerksam gemacht werden, dass sich die Radbremsanordnung bzw. wenigstens eine Radbremse davon, in einem bestimmten Betriebszustand befindet, der eine Änderung des Fahr- bzw. Bremsverhaltens erfordert, insbesondere um betriebszustandsbedingte Schäden an der Radbremsanordnung oder dadurch bedingten Gefahren zu begegnen.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens und deren Weiterbildungen beschrieben, die jeweils, soweit dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen wird, beliebig miteinander sowie mit den im Weiteren beschriebenen anderen Aspekten der Erfindung kombiniert werden können.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform kennzeichnet wenigstens eine der ersten Eingangsgrößen eine Temperatur an der Radbremsanordnung als Betriebszustand und es wird wenigstens ein Wert für diese Temperatur bestimmt. Das Bestimmen dieser Temperatur erfolgt (i) mittels Temperaturmessung an der Radbremsanordnung oder (ii) mittels Erfassen einer oder mehrerer Größen, die die Temperatur an der Bremsanordnung beeinflussen, und Anwenden eines Bremstemperaturmodels auf die erfassten Werte dieser Größen. Die Steuerungscharakteristik wird jeweils in Abhängigkeit von dem wenigstens einen, gemäß (i) oder (ii), bestimmten Wert für die Temperatur festgelegt. Dies kann insbesondere so erfolgen, dass die Temperatur einen Parameter der Steuerungscharakteristik bestimmenden Funktion oder – allgemeiner – ein Auswahlkriterium zur Auswahl einer Steuerungscharakteristik aus einer vorbestimmten Menge mehrerer verschiedener Steuercharakteristika darstellt. Die Temperatur kann insbesondere die Temperatur einer Bremsscheibe oder einer Bremstrommel der Radbremsanordnung sein, oder eine aus mehreren solchen einzelnen Temperaturen abgeleitete Temperaturgröße, wie etwa die Durchschnitts- oder Maximaltemperatur mehrerer Bremsscheiben oder Bremstrommeln.
Unter einem „Bremstemperaturmodell” ist hierbei eine, in der Regel mathematisch definierte, funktionale Abhängigkeit der zu bestimmenden Temperatur von einer oder mehreren Eingangsgrößen zu verstehen, die die zu bestimmende Temperatur beeinflussen können. So kann die Temperatur einer Bremsscheibe etwa von einem Bremsdruck an der zugeordneten Radbremse, von einer Bremsdauer, von der Geometrie oder Materialeigenschaften der Bremse, der Konvektion oder Kühlung, von einer Außentemperatur oder der Rotationsgeschwindigkeit des zu bremsenden Rades abhängen. Auf diese Weise kann anstelle oder zusätzlich zu einer unmittelbaren Messung des zu bestimmenden Temperaturwertes auch aus dem Temperaturmodell auf Basis anderer verfügbarer Eingangsgrößen dieser Temperaturwert bestimmt werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn diese anderen Eingangsgrößen schon aus anderen Gründen zur Verfügung stehen und nicht speziell zu diesem Zweck erfasst werden müssen. So kann der Aufwand für eine direkte Messung einer Temperatur an der Bremsanordnung vermieden werden. Beispiele für bekannte Bremstemperaturmodelle finden sich insbesondere in Adriaan Neys, „In-Vehicle Brake System Temperature Model", Master Thesis in the Master's Programme in Automotive Engineering, Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden, 2012, Report No. 2012: 38.
Gemäß weiterer bevorzugter Ausführungsformen kennzeichnet zumindest eine der ersten Eingangsgrößen eine der folgenden Zustandsgrößen der Radbremsanordnung bzw. eines damit ausgestatteten Fahrzeugs oder sie hängt davon ab: Umgebungstemperatur der Radbremsanordnung bzw. des Fahrzeugs; Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder Rotationsgeschwindigkeit eines der Radbremsanordnung zugeordneten Fahrzeugrades des Fahrzeugs; Bremsdruck, mit dem die Radbremsanordnung beaufschlagt ist; Alter oder Verschleißzustand der Radbremsanordnung; Position des Fahrzeugs oder ein Parameter einer vom Fahrzeug befahrenen Route; eine Temperatur an der Radbremsanordnung, insbesondere einer Bremsscheibe, einer Bremstrommel oder eines Bremsbelags der Radbremsanordnung; eine kumulierte Eingriffszeit der Radbremsanordnung während eines definierten Zeitraums.
Dabei können sich die Zustandsgrößen gemäß bevorzugter Ausführungsformen auf einen gegenwärtigen Zeitpunkt oder einen bereits vergangenen Zeitpunkt oder Zeitraum beziehen. So kann der bereits vergangene Zeitpunkt bzw. Zeitraum insbesondere wie folgt festgelegt sein: ein Zeitpunkt während der letzten Betätigung der Radbremsanordnung; ein Zeitpunkt aus einer regelmäßigen Reihe von Zeitpunkten, an denen jeweils die wenigstens eine erste Eingangsgröße erfasst wird; ein Zeitraum, der frühestens mit dem letzten Starten eines das Fahrzeugbremssystem aufweisenden Fahrzeugs beginnt; oder ein Zeitraum, der durch eine vorbestimmte von der Gegenwart in die Vergangenheit reichende Zeitspanne definiert ist. Im letzteren Fall können vorteilhaft solche Zustandsgrößen als erste Eingangsgrößen verwendet werden, die zweckmäßig über einen Zeitraum hinweg anstelle eines einzigen Zeitpunkts erfasst werden, wobei die erfassten Werte dieser Eingangsgrößen aufgrund der Nähe zur Gegenwart einen starken Bezug dazu und somit hohe Aktualität besitzen. Dies kann wiederum für die Aussagekraft des zu bestimmenden Wertes für den Betriebszustand, insbesondere eines mittels des Temperaturmodells bestimmten Temperaturwertes, förderlich sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kennzeichnet die wenigstens eine zweite Eingangsgröße eine Bremsanforderung (a) eines fahrerbetätigten Bremsbetätigungselements des Fahrzeugbremssystems gemäß einem erfassten Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements, (b) eines Fahrzeugstabilisierungssystems oder (c) einer Kombination aus beiden. In den Fällen (b) und (c) mit Beteiligung eines Fahrzeugstabilisierungssystems, wie etwa eines ESP-Systems (ESP = Elektronisches Stabilisierungsprogramm), kann die Bremsanforderung an das Fahrzeugbremssystem auch ohne Mitwirkung des Fahrers erfolgen. Das Fahrzeugstabilisierungssystem hat regelmäßig Zugriff auf Sensoren (bzw. deren Signale), die Messsignale erzeugen können, welche zumindest mittelbar auf eine durch die Bremsanforderung ausgelöste Bremswirkung bzw. ein dadurch bedingtes Fahrverhalten schließen lassen, so dass eine veränderte Steuerungscharakteristik auf diesem Wege an das Fahrzeugstabilisierungssystem rückgemeldet wird. Dieses kann dann so eingerichtet sein, dass es, wie im Falle des Bremsbetätigungselements der Fahrer, entsprechend durch ein verändertes Verhalten, insbesondere ein angepasstes defensiveres Bremsverhalten, angemessen reagiert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt, wenn sich die beim Schritt des Festlegens festgelegte Steuerungscharakteristik von der unmittelbar zuvor gültigen Steuerungscharakteristik unterscheidet, der Übergang von der zuvor gültigen Steuerungscharakteristik auf die festgelegte Steuerungscharakteristik auf einem der folgenden Wege: (i) schlagartig, wenn der erfasste Wert wenigstens einer der ersten Eingangsgrößen oder eine Kombination mehrerer der ersten Eingangsgrößen einen zugeordneten Schwellwert erreicht oder passiert, oder (ii) fließend mittels einer kontinuierlichen oder schrittweisen Anpassung der Steuerungscharakteristik bis hin zu einer neu festgelegten Steuerungscharakteristik. Ein schlagartiger Übergang kann insbesondere den Vorteil bieten, dass die damit einhergehende Signalisierung an den Fahrer besonders deutlich ausfällt, so dass die Wahrscheinlichkeit dafür, dass der Fahrer die Signalisierung als solche wahrnimmt und interpretiert und er entsprechend darauf reagieren kann, gesteigert wird. Ein fließender Übergang kann dagegen den Vorteil eines höheren Fahrkomforts bieten und zudem dem Fahrer nicht nur den Übergang als solchen, sondern auch einen zu dem Betriebszustand der Radbremsanordnung korrespondierenden Grad des Übergangs signalisieren. Der fließende Übergang kann insbesondere so gewählt sein, dass er erst einsetzt, wenn der Wert wenigstens einer der ersten Eingangsgrößen eine zugeordnete vorbestimmte Schwelle erreicht oder passiert. Im Falle einer Temperatur als erste Eingangsgröße kann dies entsprechend eine Temperaturschwelle sein, so dass der fließende Übergang erst bei Erreichen oder Überschreiten der Temperaturschwelle einsetzt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Steuerungscharakteristik einen variablen Bremsbereich auf, in dem das Steuersignal von dem wenigstens einen ersten Eingangssignal abhängig ist, so dass sich aus der Steuerungscharakteristik zu einem gegebenen Wert bzw. Satz von Werten für die wenigstens eine als unabhängige Variable der Funktion dienende zweite Eingangsgröße in Abhängigkeit von dem wenigstens einen ersten Eingangssignal verschiedene Steuersignale ergeben können. Des Weiteren weist die Steuerungscharakteristik einen statischen Bremsbereich auf, in dem das Steuersignal von dem wenigstens einen ersten Eingangssignal unabhängig ist. Auf diese Weise ist es möglich, die Variabilität der Steuerungscharakteristik auf einen oder mehrere Teilbereiche des möglichen Wertebereichs für die wenigstens eine zweite Eingangsgröße zu beschränken. So kann etwa vorteilhaft in einem Teilbereich des Wertebereichs für die wenigstens eine unabhängige Variable bzw. zweite Eingangsgröße, die zu geringeren Bremswirkungen korrespondiert, eine Abhängigkeit von der wenigstens einen ersten Eingangsgröße gegeben sein, während in einem zweiten Teilbereich, der mit höheren Bremswirkungen korrespondiert, die Abhängigkeit von der wenigstens einen ersten Eingangsgröße wegfällt. So erfolgt vorteilhaft im ersten Teilbereich im Falle einer Änderung der Steuerungscharakteristik eine Signalisierung an den Fahrer bzw. ein weiteres Fahrzeugsystem, während im zweiten Teilbereich in jedem Fall die volle mögliche Bremsleistung zur Verfügung steht.
Gemäß einer weiteren – dies aufgreifenden – bevorzugten Ausführungsform korrespondiert der variable Bremsbereich zu einer im Hinblick auf die angeforderte Bremswirkung niedrigeren Bremsanforderung, insbesondere im Falle einer Bremsanforderung mittels eines Bremsbetätigungselements zu einem geringeren Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements des Fahrzeugbremssystems, als der statische Bremsbereich. Dies hat den Vorteil, dass bei besonders sicherheitsrelevanten Bremsungen mit erhöhter angeforderter Bremswirkung keine Absenkung der Bremswirkung aufgrund der Variabilität erfolgt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird beim Festlegen der Steuerungscharakteristik in Abhängigkeit von dem zumindest einen bestimmten Wert der wenigstens einen ersten Eingangsgröße entweder eine Normal-Steuerungscharakteristik oder eine Warn-Steuerungscharakteristik als festzulegende Steuerungscharakteristik ausgewählt. Die Warn-Steuerungscharakteristik ist zumindest in einem Teilbereich des möglichen Wertebereichs für die wenigstens eine unabhängige Variable gegenüber der Normal-Steuerungscharakteristik mit einem vorbestimmten Faktor beaufschlagt, der dazu führt, dass der durch das Steuersignal an der Bremsanordnung bewirkte Bremsdruck bei Anwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik geringer ausfällt, als bei Anwendung der Normal-Steuerungscharakteristik. Der Faktor kann bevorzugt insbesondere so gewählt sein, dass der durch das Steuersignal an der Bremsanordnung bewirkte Bremsdruck bei Anwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik um beispielweise mindestens 10% und höchstens 30%, besonders bevorzugt um mindestens 15% und höchstens 25% geringer ausfällt, als bei Anwendung der Normal-Steuerungscharakteristik. Auf diese Weise kann, z. B. schon mittels einer einfachen Multiplikation mit dem Faktor, eine für den Fahrer spürbare Änderung der Normal-Steuerungscharakteristik hin zu einer Warn-Steuerungscharakteristik bei einer möglichst geringen Absenkung des Bremsdrucks und der damit erreichbaren Bremswirkung umgesetzt werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird ebenso beim Festlegen der Steuerungscharakteristik in Abhängigkeit von dem zumindest einen bestimmten Wert der wenigstens einen ersten Eingangsgröße eine Normal-Steuerungscharakteristik oder eine Warn-Steuerungscharakteristik als festzulegende Steuerungscharakteristik ausgewählt. Dabei fällt in einem ersten Wertebereich für die wenigstens eine unabhängige Variable die Zunahme des durch das Steuersignal an der Bremsanordnung bewirkten Bremsdrucks bei Anwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik geringer aus, als bei Anwendung der Normal-Steuerungscharakteristik zum selben Wert der wenigstens einen unabhängigen Variablen. In einem zweiten, zum ersten disjunkten Wertebereich, fällt die Zunahme des durch das Steuersignal an der Bremsanordnung bewirkten Bremsdrucks bei Anwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik dagegen höher aus, als bei Anwendung der Normal-Steuerungscharakteristik.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform dazu korrespondiert der erste Wertebereich zu geringeren Bremsanforderungen bzw. Bremswirkungen als der zweite Wertebereich. Im Falle des fahrerbetätigten Betätigungselements korrespondiert entsprechend der erste Wertebereich bevorzugt zu einem geringeren Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements, während der zweite Wertebereich zu einem höheren Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements korrespondiert. Dies hat zum einen den Effekt, dass sich im ersten Wertebereich mit zunehmendem Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements eine zunehmende Abweichung zwischen der Normal-Steuerungscharakteristik und der Warn-Steuerungscharakteristik ergibt, die für den Fahrer bereits spürbar sein kann. Zum anderen erfolgt so beim Übergang in den zweiten Wertebereich ein spürbar stärkerer Anstieg der Bremswirkung bei weiterer Zunahme des Grades der Betätigung des Bremsbetätigungselements, so dass dem Fahrer erneut und mittels einer stärkeren Reaktion auf die Betätigung des Bremsbetätigungselements als im ersten Wertebereich signalisiert wird, dass die Warn-Steuerungscharakteristik in Verwendung ist und somit die Radbremsanordnung einen entsprechenden Betriebszustand erreicht oder überschritten hat. Bevorzugt korrespondiert der erste Wertebereich zu einer durch das Steuersignal bewirkten Bremswirkung für das Fahrzeug von maximal 4 m/s², besonders bevorzugt von maximal 2 m/s². Bei fahrerunabhängigen Bremsanforderungen kann dieses veränderte Bremsverhalten sensorisch detektiert und an relevante Fahrzeugsysteme, insbesondere das die Bremsanforderung auslösende Fahrzeugsystem, rückgemeldet werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform fällt dabei zumindest in einem Abschnitt des zweiten Wertebereichs die Zunahme des durch das Steuersignal an der Bremsanordnung bewirkten Bremsdrucks bei Anwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik mindestens 5-mal, bevorzugt mindestens 10-mal höher aus, als im ersten Wertebereich. Auf diese Weise erfolgt innerhalb des zweiten Wertebereichs, bevorzugt schon beim Übergang aus dem ersten Wertebereich in den zweiten Wertebereich, eine besonders deutliche Signalisierung der Verwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik über das Bremsbetätigungselement an den Fahrer.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Steuerungsvorrichtung zur Steuerung eines Bremskraftaktuators für ein Fahrzeugbremssystem mit einer reibungsbasierten Radbremsanordnung, wobei die Steuerungsvorrichtung eingerichtet ist, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einer oder mehrerer seiner beschriebenen Ausführungsformen, auszuführen.
Unter einer „Steuerungsvorrichtung” im Sinne der Erfindung ist ein Fahrzeugbremssystem zu verstehen, das eingerichtet ist, wenigstens eine erste Eingangsgröße und wenigstens eine zweite Eingangsgröße zu erhalten und diese auszuwerten bzw. weiterzuverarbeiten, um abhängig von den Eingangsgrößen ein oder mehrere Steuersignale zur Ansteuerung eines Bremskraftaktuators zu erzeugen und auszugeben. Die Steuerungsvorrichtung kann insbesondere mittels eines oder mehrerer Prozessoren ausgebildet sein, auf denen ein oder mehrere Computerprogramme ablaufen können, wobei das bzw. die Computerprogramme wiederum in einem Speicher abgelegt sein können. Anstelle dessen oder zusätzlich kann die Steuereinheit insbesondere auch „hartverdrahtete” Schaltungslogik enthalten.
Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft daher ein Computerprogrammprodukt, welches Anweisungen enthält, die bei ihrer Ausführung auf einem oder mehreren Prozessoren einer Steuerungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, diese veranlassen, das Verfahren gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, insbesondere gemäß einer oder mehrere seiner beschriebenen Ausführungsformen, auszuführen. Das Computerprogrammprodukt kann insbesondere in Form eines Datenträgers vorliegen, auf dem ein oder mehrere Programme zur Ausführung des Verfahrens gespeichert sind. Bevorzugt ist dies ein Datenträger, wie etwa eine CD, eine DVD oder ein Flashspeichermodul. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn das Computerprogrammprodukt als solches handelbar bzw. verteilbar sein soll. Besonders bevorzugt kann das Computerprogrammprodukt auch als eine Datei auf einer Datenverarbeitungseinheit, insbesondere auf einem Server vorliegen, und über eine Datenverbindung in die Steuerungsvorrichtung ladbar sein (z. B. per Download über das Internet oder eine dedizierte Datenverbindung). Auch eine Aufteilung des Programms auf verschiedene Komponenten bzw. Formen, also etwa eine Kombination von Datenträger und Download, ist denkbar, etwa um eine eindeutige Zuordnung oder eine Anpassung zu bzw. an ein bestimmtes Fahrzeugbremssystem bzw. ein damit ausgerüstetes Fahrzeug zu erreichen (mittels Datenträger), während über die Downloadkomponente eine einfachere Verteilung und Wartung (z. B. Updates und Fehlerkorrekturen) ermöglicht werden.
Ein vierter Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeugbremssystem, insbesondere für ein Kraftfahrzeug. Es weist eine reibungsbasierte Radbremsanordnung und einen Bremskraftaktuator auf, der mit der Radbremsanordnung gekoppelt, insbesondere temporär koppelbar, und konfiguriert ist, ein von der Steuerungsvorrichtung ausgegebenes Steuersignal zu empfangen und in Abhängigkeit davon einen Bremsdruck an der Radbremsanordnung zu erzeugen oder zu verstärken. Des Weiteren weist das Fahrzeugbremssystem eine Steuerungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators mit einem Steuersignal auf.
Noch weiter weist das Fahrzeugbremssystem eine Sensoranordnung auf, die eingerichtet ist, wenigstens eine erste Eingangsgröße zu messen, die einen Betriebszustand der Radbremsanordnung kennzeichnet oder beeinflusst, und so gemessene Werte für die wenigstens eine erste Eingangsgröße an die Steuerungsvorrichtung zu übermitteln. Außerdem weist das Fahrzeugbremssystem eine Schnittstelle auf, die eingerichtet ist, eine an das Fahrzeugbremssystem gerichtete Bremsanforderung zu erfassen und eine zweite Eingangsgröße, die einen dabei erfassten Grad der Bremsanforderung kennzeichnet oder davon abhängt, an die Steuerungsvorrichtung zu übermitteln. Die Schnittstelle kann insbesondere mechanisch, elektronisch oder optisch oder als Kombination wenigstens zweier dieser Möglichkeiten ausgebildet sein. Die Schnittstelle kann insbesondere eine Kopplungsvorrichtung zur Kopplung einer Bremsbetätigungsanordnung, also etwa eines Bremspedals, an das Fahrzeugbremssystem bzw. dessen Bremshydraulikanlage, darstellen. Sie kann aber insbesondere auch oder zusätzlich als Daten- oder Signalschnittstelle zu einem Fahrzeugstabilisierungssystem oder einem anderen System eines Fahrzeugs, das zum Signalisieren von Bremsanforderungen an das Fahrzeugbremssystem eingerichtet ist, ausgebildet sein.
Das vorausgehend jeweils für das erfindungsgemäße Verfahren und insbesondere dessen Ausführungsformen Gesagte trifft somit gleichermaßen auf die zur Ausführung des Verfahrens eingerichtete Steuerungsvorrichtung gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung, das Computerprogrammprodukt gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung sowie das Fahrzeugbremssystem gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung zu.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit den Figuren.
Dabei zeigt:
1 schematisch ein Fahrzeugbremssystem mit einer Steuerungsvorrichtung zur Ansteuerung eines Bremskraftaktuators des Fahrzeugbremssystems, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
2 qualitativ eine beispielhafte Bremsdruck/Bremsentemperatur-Kennlinie zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung; und
3 ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In den nachfolgenden Figuren, werden durchgängig dieselben Bezugszeichen für dieselben oder einander entsprechende Elemente der Erfindung verwendet.
Zunächst wird auf 1 Bezug genommen. Dort ist ein Fahrzeugbremssystem 1 gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Es weist eine Radbremsanordnung 2, ein als Bremspedal ausgestaltetes Bremsbetätigungselement 8, eine zwischen die Radbremsanordnung 2 und das Bremsbetätigungselement 8 gekoppelte Bremshydraulikanlage 7 mit einer Mehrzahl von Hydraulikleitungen, sowie eine Steuerungsvorrichtung 9 auf. Zu der Radbremsanordnung gehören vier Scheibenbremsen 2a bis 2d für vier Räder (FL: vorne links, RR: hinten rechts, FR: vorne rechts, RL: hinten links) eines typischen Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Personenkraftwagens. Jede der Scheibenbremsen 2a bis 2d weist einen Bremssattel 3a bis 3d mit einem darin befindlichen, an die Bremshydraulikanlage angeschlossenen Bremskolben 4a bis 4d sowie eine zugehörige Bremsscheibe 5a bis 5d auf. In 1 sind aus Darstellungsgründen nur die entsprechenden Bremskomponenten 3a und 4a für die Scheibenbremse 2a mit Bezugszeichen versehen. Für die weiteren baugleichen Bremsen gilt die Zuordnung zu den entsprechenden Bezugszeichen 3b bis d bzw. 4b bis d jedoch entsprechend. Wird der Bremskolben 4a bis 4d einer Scheibenbremse 2a bis 2d über die Bremshydraulikanlage 7 mit einem Bremsdruck beaufschlagt, so wird er aktiviert und presst wenigstens einen Bremsbelag, typischerweise mindestens zwei Bremsbeläge, gegen die Bremsscheibe 5a bis 5d, um an der Schnittstelle zwischen der Bremsscheibe 5a bis 5d und den Bremsbelägen Reibung und darauf beruhend eine gewünschte Bremswirkung zu erzeugen.
Über das Bremsbetätigungselement 8 kann das Erzeugen eines entsprechenden Bremsdrucks an den Scheibenbremsen 2a bis 2d ausgelöst werden. Das Bremsbetätigungselement 8 wirkt zunächst wie bei vielen herkömmlichen Fahrzeugbremssystemen auf einen Tandem-Hauptbremszylinder 12, der daraufhin Druck in zwei getrennten jeweils über ein zugeordnetes Fahrertrennventil 19a, b hydraulisch gekoppelten Bremskreise des Bremshydrauliksystems erzeugen kann. Bei intakter Bremshydraulik ist der Tandem-Hauptbremszylinder 12 von den Bremskreisen über die dann geschlossen Fahrertrennventile 19a, b entkoppelt. Der eine Bremskreis des Tandem-Hauptbremszylinders 12 verschiebt sein Volumen in einen Simulator 13 (Wegsimulator), sein zweiter Bremskreis ist einfach abgesperrt. Außerdem weist die Bremshydraulikanlage 7 einen Bremskraftaktuator 11, insbesondere einen Linearaktuator bzw. Plunger, auf, der eingerichtet ist, bei Aktivierung durch ein entsprechendes Steuersignal der Steuerungsvorrichtung 9 den in den beiden Bremskreisen vorhandenen Bremsdruck entsprechend seiner Ansteuerung durch das Steuersignal zu erhöhen oder zu verringern. Der Bremskraftaktuator 11 ist über Bremskraftaktuatorzuschaltventile 18a, b mit den beiden Bremskreisen hydraulisch gekoppelt. In den beiden Bremskreisen befinden sich zudem für jede der Scheibenbremsen 2a–2d jeweils ein Einlass- und ein Auslassventil 20a bis 20h zur Regelung des Raddruckes an der jeweiligen Scheibenbremse. Die Regelung kann insbesondere zur Fahrzeugstabilisierung genutzt werden, indem der den einzelnen Bremsen zugeführte Bremsdruck einzeln gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Der Simulator 13 dient dazu, dem Fahrer eine gewohnte Rückmeldung über das Bremsbetätigungselement 8 zu geben, wenngleich dieses gar nicht mehr unmittelbar hydraulisch auf die Radbremsanordnung 2 wirkt. Die Rückmeldung erlaubt eine Zuordnung des zurückgelegten Betätigungswegs (z. B. Pedalweg) zur entsprechenden Betätigungskraft (z. B. Pedalkraft). In der hydraulischen Verbindung zwischen dem Tandem-Hauptbremszylinder 12 und dem Simulator 13 befindet sich ein Simulatorventil 14, das bei Betätigung des Bremsbetätigungselements 8 ebenfalls geöffnet wird. Als Rückfallposition, etwa im Falle von Störungen des Fahrzeugbremssystems oder seiner elektrischen Versorgung, öffnen die Fahrertrennventile 19a, b und die Bremskraftaktuatorzuschaltventile 18a, b werden geschlossen, so dass dann auf herkömmlichem Wege über die Bremshydraulikanlage eine direkte hydraulische Kopplung der Bremsen 2a–d mit dem Bremsbetätigungselement verfügbar ist, um die Bremsfähigkeit des Fahrzeugs sicherzustellen.
Mittels eines Betätigungswegsensors 15, der am Bremsbetätigungselement 8 oder am Tandem-Hauptbremszylinder 12 angeordnet ist, wird der Betätigungsweg des Bremsbetätigungselements 8 als Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements 8 gemessen und ein entsprechendes Messergebnis über einen Bus 10, wie etwa einen in der Fahrzeugtechnik oft verwendeten CAN-Bus oder LIN-Bus, an die Steuerungsvorrichtung 9 übermittelt. Zusätzlich oder alternativ kann ein Fahrerdrucksensor 16, der an einer zwischen einem der Fahrertrennventile 19a, b und dem Tandem-Hauptbremszylinder 12 verlaufenden Hydraulikleitung angeordnet ist, eine durch die Betätigung des Bremsbetätigungselements 8 erzeugte Druckerhöhung in der Hydraulikleitung messen und ebenfalls das Messergebnis über den Bus 10 an die Steuerungsvorrichtung 9 übermitteln. Auch diese Druckerhöhung kann demnach als Maß für den Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements 8 dienen. Im hier nicht dargestellten Falle, dass die Bremsanforderung fahrerunabhängig von einem anderen Fahrzeugsystem, etwa einem Fahrzeugstabilisierungssystem ausgeht, kann ein entsprechendes Bremsanforderungssignal ebenfalls über den Bus 10 an die Steuerungsvorrichtung 9 übermittelt werden. Über einen Raddrucksensor 17 kann dann direkt oder wenn dieser mit der Steuerungseinheit 9 gekoppelt ist, indirekt über letztere eine Rückmeldung zum Fahrzeugstabilisierungssystem über den tatsächlichen im Bremshydrauliksystem bzw. an der Radbremsanordnung 2 vorliegenden Bremsdruck erfolgen.
Die Steuerungsvorrichtung 9 weist eine Prozessoreinheit 9a mit einem oder mehreren Prozessoren, einen damit gekoppelten Programm- und Datenspeicher 9b sowie eine Ein-/Ausgabe-Schnittstelle 9c, insbesondere zum Erfassen von Bremsanforderungssignalen und Sensorsignalen, auf. In dem Programm- und Datenspeicher 9b ist ein Computerprogramm abgelegt, bei dessen Ausführung in der Prozesseinheit 9a das erfindungsgemäße Verfahren, insbesondere wie nachfolgend im Zusammenhang mit 3 anhand einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben, zur Ausführung kommt. Es kann zudem vorgesehen sein, dass das Computerprogramm über die Schnittstelle 9c im Sinne einer Wartung, insbesondere auf gegen nichtautorisierte Manipulation geschütztem Wege, änderbar ist, insbesondere im Sinne eines Updates.
2 zeigt beispielhaft Graphen, einerseits einer eindimensionalen Normal-Steuerungscharakteristik und andererseits einer Warn-Steuerungscharakteristik, jeweils in Form einer entsprechenden Bremsdruck/Bremsanforderungs-Kennlinie zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators, gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Bremsanforderung korrespondiert dabei insbesondere zu einem zurückgelegten Bremspedalweg oder einem entsprechenden vom Fahrer auf das Bremspedal ausgeübten Druck. Wenn sich die Bremsanordnung 2 in einem Normalbetriebszustand befindet, insbesondere wenn die erfassten Bremsentemperaturen unterhalb einer vorbestimmten Temperaturschwelle liegen, kommt die Normal-Steuerungscharakteristik zur Anwendung, bei der der zu erzeugende Bremsdruck mit zunehmendem Grad der Bremsanforderung mit zunehmender Steilheit ansteigt. Der Grad der Bremsanforderung kann dabei im Falle einer Bremsbetätigungsvorrichtung insbesondere durch deren Grad der Betätigung gegeben sein. Geht die Bremse dagegen in einen Betriebszustand über, der auf Dauer zu Beschädigungen oder Gefährdungen führen kann, insbesondere, wenn eine erfasste Bremsentemperatur oberhalb der vorbestimmten Temperaturschwelle liegt, so kommt die Warn-Steuerungscharakteristik zur Anwendung. Sie verläuft im Bereich geringerer Bremsanforderungen deutlich flacher als die Normal-Steuerungscharakteristik (erster Ast), steigt dann jedoch ab einem bestimmten Grad der Bremsanforderung stärker als die Normal-Steuerungscharakteristik an (zweiter Ast).
In einer hier nicht dargestellten Variante kann der zweite Ast, bevorzugt ab einem vorbestimmten Grad der Bremsanforderung, in den ersten Ast übergehen und mit diesem dann in zumindest einem Bereich der Kennlinie zusammenfallen, sodass in diesem Bereich das Steuersignal von dem wenigstens einen ersten Eingangssignal unabhängig ist. Ein solcher Kennlinienbereich wird hier als „statischer” Bremsbereich bezeichnet, während ein Kennlinienbereich, in dem die beiden Äste sich unterscheiden und somit das Steuersignal von dem wenigstens einen ersten Eingangssignal abhängig ist, als „variabler” Bremsbereich bezeichnet wird. Die weiteren, gestrichelt eingezeichneten Kurven stellen Grenzlinien dar, innerhalb derer eine Variation der Steuerungscharakteristik möglich, jenseits davon jedoch verboten bzw. unterbunden ist. Sie sind insbesondere unter Sicherheits- sowie Belastungsaspekten für die konkrete Bremsanordnung gewählt. Insbesondere können Sie so gewählt sein, dass damit die Einhaltung entsprechender gesetzlicher Anforderungen, insbesondere die Einhaltung entsprechender Zulassungsanforderungen, sichergestellt werden.
3 zeigt schließlich ein Flussdiagramm zur Veranschaulichung einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens. Dabei wird in einem ersten Schritt S1 wenigstens eine erste Eingangsgröße erfasst, die als Kriterium zur Auswahl einer Steuerungscharakteristik dient. Die Eingangsgröße kann insbesondere unmittelbar mittels einer Temperaturmessung an den Bremsscheiben 5a bis 5b mittels entsprechender Bremsscheibentemperatursensoren 6a bis 6d oder aber unter Anwendung eines Temperaturmodells aus anderen ersten Eingangsgrößen, wie etwa erfassten Rotationsgeschwindigkeiten der Räder oder einem durch den Raddrucksensor 17 erfassten Raddruck in der Bremshydraulikanlage 7 bestimmt werden.
In einem weiteren Schritt S2 wird sodann auf Basis des bzw. der erfassten Werte dieser wenigstens einen ersten Eingangsgröße eine Steuerungscharakteristik festgelegt. Dies kann insbesondere mittels einer Auswahl einer Steuerungscharakteristik aus einer Menge vorbestimmter Normal- und Warn-Steuerungscharakteristika erfolgen. Die Festlegung bzw. Auswahl kann insbesondere so erfolgen, dass sich die einzelnen Steuerungscharakteristika innerhalb der Menge nur durch einen oder mehrere bestimmte Parameter eines funktionalen Zusammenhangs unterscheiden, so dass die Auswahl allein mittels Festlegung des wenigstens einen Parameters erfolgen kann.
In einem weiteren Schritt S3 wird eine Bremsanforderung an einer Schnittstelle 9c des Fahrzeugbremssystems 1 in Form wenigstens einer zweiten Eingangsgröße erfasst. Die Bremsanforderung kann, wie erwähnt, insbesondere mittels eines fahrerbetätigten Bremsbetätigungselements 8 oder mittels einer Signalisierung durch ein anderes Fahrzeugsystem, insbesondere durch ein Fahrwerkstabilisierungssystem, erfolgen. Jede zweite Eingangsgröße wird dabei als wenigstens eine unabhängige Variable, insbesondere numerisch, erfasst.
In einem weiteren Schritt S4 wird die zuvor im Schritt S2 festgelegte Steuerungscharakteristik auf die wenigstens eine im Schritt S3 erfasste zweite Eingangsgröße angewendet, um ein entsprechendes Steuersignal zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators 11, und in der Folge einen der Bremsanforderung entsprechenden Bremsdruck an der Radbremsanordnung 2 zu bewirken.
In einem weiteren Schritt S5 wird sodann das Steuersignal an den Bremskraftaktuator 11 im Sinne einer Ansteuerung ausgegeben, um diesen zu veranlassen, die Bremsanforderung durch Aufbau eines entsprechenden Bremsdrucks im Hydrauliksystem 7 umzusetzen, das wiederum die daran angeschlossenen Scheibenbremsen 2a bis 2d aktiviert.
Insbesondere dann, wenn die Bremsanforderung nicht mittels des Bremsbetätigungselements 8 von einem Fahrer bewirkt wird, sondern stattdessen von einem anderen Fahrzeugsystem ausgeht, folgt ein weiterer Schritt S6. In diesem Schritt wird ein aufgrund des Wirkens des Bremskraftaktuators 11 erzeugter Bremsdruck in der Hydraulikanlage 7, insbesondere mittels des Raddrucksensors 17, erfasst und entsprechende Messwerte an das die Bremsanforderung ausgebende Fahrzeugsystem zurückgemeldet. Dies kann insbesondere auch indirekt über die Steuerungsvorrichtung 9 erfolgen. Sodann kehrt das Verfahren zur Durchführung einer neuen Verfahrensschleife zum Schritt S1 zurück.
Während vorausgehend wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform beschrieben wurde, ist zu bemerken, dass eine große Anzahl von Variationen dazu existiert. Es ist dabei auch zu beachten, dass die beschriebenen beispielhaften Ausführungsformen nur nichtlimitierende Beispiele darstellen, und es nicht beabsichtigt ist, dadurch den Umfang, die Anwendbarkeit oder die Konfiguration der hier beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren zu beschränken. Vielmehr wird die vorausgehende Beschreibung dem Fachmann eine Anleitung zur Implementierung mindestens einer beispielhaften Ausführungsform liefern, wobei sich versteht, dass verschiedene Änderungen in der Funktionsweise und der Anordnung der in einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne dass dabei von dem in den angehängten Ansprüchen jeweils festgelegten Gegenstand sowie seinen rechtlichen Äquivalenten abgewichen wird.
Bezugszeichenliste

1: Fahrzeugbremssystem
2: Radbremsanordnung
2a–2d: Scheibenbremsen
3a–3d: Bremssattel
4a–4d: Bremskolben
5a–5d: Bremsscheiben
6a–6d: Bremsscheibentemperatursensoren
7: Bremshydraulikanlage
8: Bremsbetätigungselement, insbesondere Bremspedal
9: Steuerungsvorrichtung
9a: Prozessoreinheit
9b: Programm- und Datenspeicher
9c: Ein-/Ausgabe-Schnittstelle
10: Bus
11: Bremskraftaktuator
12: Tandem-Hauptbremszylinder
13: Simulator (Wegsimulator)
14: Simulatorventil
15: Betätigungswegsensor
16: Fahrerdrucksensor
17: Raddrucksensor
18a, b: Bremskraftaktuatorzuschaltventile
19a, b: Fahrertrennventile
20a–h: Regelventile (Einlass-/Auslassventile)
21: Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter

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 Nicht-Patentliteratur

Adriaan Neys, „In-Vehicle Brake System Temperature Model”, Master Thesis in the Master's Programme in Automotive Engineering, Chalmers University of Technology, Göteborg, Sweden, 2012, Report No. 2012: 38 [0018]

Claims

Verfahren zur Steuerung eines Bremskraftaktuators (11) für ein Fahrzeugbremssystem (1) mit einer reibungsbasierten Radbremsanordnung (2), wobei der Bremskraftaktuator (11) konfiguriert ist, in Abhängigkeit von dem Steuersignal einen Bremsdruck an der Radbremsanordnung (2) zu erzeugen oder zu verstärken, und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: Festlegen einer Steuerungscharakteristik zur Steuerung des Bremskraftaktuators (11) in Abhängigkeit von zumindest einem bestimmten Wert wenigstens einer ersten Eingangsgröße, die einen Betriebszustand der Radbremsanordnung (2) kennzeichnet oder beeinflusst, wobei die Steuerungscharakteristik eine funktionale Abhängigkeit eines Steuersignals zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators (11) von wenigstens einer als unabhängige Variable der Funktion dienenden und eine Bremsanforderung an das Fahrzeugbremssystem (1) kennzeichnenden zweiten Eingangsgröße definiert; Erzeugen eines Steuersignals zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators (11) mittels Anwenden der festgelegten Steuerungscharakteristik auf zumindest einen erfassten Wert der wenigstens einen zweiten Eingangsgröße; und Ausgeben des erzeugten Steuersignals, um den Bremskraftaktuator (11) damit anzusteuern.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei wenigstens eine der ersten Eingangsgrößen eine Temperatur an der Radbremsanordnung (2) als Betriebszustand kennzeichnet und wenigstens ein Wert für diese Temperatur bestimmt wird mittels: Temperaturmessung an der Radbremsanordnung (2), oder Erfassen einer oder mehrerer Größen, die die Temperatur an der Bremsanordnung beeinflussen, und Anwenden eines Bremstemperaturmodels auf die erfassten Werte dieser Größen; und die Steuerungscharakteristik in Abhängigkeit von dem wenigstens einen bestimmten Wert für diese Temperatur festgelegt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei zumindest eine der ersten Eingangsgrößen eine der folgenden Zustandsgrößen der Radbremsanordnung (2) bzw. eines damit ausgestatteten Fahrzeugs kennzeichnet oder davon abhängt: – Umgebungstemperatur der Radbremsanordnung (2) bzw. des Fahrzeugs; – Fahrtgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder Rotationsgeschwindigkeit eines der Radbremsanordnung (2) zugeordneten Fahrzeugrades des Fahrzeugs; – Bremsdruck, mit dem die Radbremsanordnung (2) beaufschlagt ist; – Alter oder Verschleißzustand der Radbremsanordnung (2); – Position des Fahrzeugs oder einen Parameter einer vom Fahrzeug befahrenen Route; – Eine Temperatur an der Radbremsanordnung (2), insbesondere einer Bremsscheibe, einer Bremstrommel oder eines Bremsbelags der Radbremsanordnung (2); – Eine kumulierte Eingriffszeit der Radbremsanordnung (2) während eines definierten Zeitraums; – Konvektionsverhalten der Bremsenbauteile; – Bremsenkühlung.
Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei sich die Zustandsgrößen beziehen auf: – einen Zeitpunkt während der letzten Betätigung der Radbremsanordnung (2); – einen Zeitpunkt aus einer regelmäßigen Reihe von Zeitpunkten, an denen jeweils die wenigstens eine erste Eingangsgröße erfasst wird; – einen Zeitraum, der frühestens mit dem letzten Starten eines das Fahrzeugbremssystem (1) aufweisenden Fahrzeugs beginnt; oder – einen Zeitraum, der durch eine vorbestimmte von der Gegenwart in die Vergangenheit reichende Zeitspanne definiert ist.
Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die wenigstens eine zweite Eingangsgröße eine Bremsanforderung (a) eines fahrerbetätigten Bremsbetätigungselements (8) des Fahrzeugbremssystems (1) gemäß einem erfassten Grad der Betätigung des Bremsbetätigungselements (8), (b) eines Fahrzeugstabilisierungssystems; oder (c) einer Kombination aus beiden kennzeichnet.
Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei, wenn sich die beim Schritt des Festlegens festgelegte Steuerungscharakteristik von der unmittelbar zuvor gültigen Steuerungscharakteristik unterscheidet, der Übergang von der zuvor gültigen Steuerungscharakteristik auf die festgelegte Steuerungscharakteristik auf einem der folgenden Wege erfolgt: schlagartig, wenn der erfasste Wert wenigstens einer der ersten Eingangsgrößen oder eine Kombination mehrerer der erster Eingangsgrößen einen zugeordneten Schwellwert erreicht oder passiert, oder fließend mittels einer kontinuierlichen oder schrittweisen Anpassung der Steuerungscharakteristik bis hin zur neu festgelegten Steuerungscharakteristik.
Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei die Steuerungscharakteristik: einen variablen Bremsbereich aufweist, in dem das Steuersignal von dem wenigstens einen ersten Eingangssignal abhängig ist, so dass sich aus der Steuerungscharakteristik zu einem gegebenen Wert bzw. Satz von Werten für die wenigstens eine als unabhängige Variable der Funktion dienende zweite Eingangsgröße in Abhängigkeit von dem wenigstens einen ersten Eingangssignal verschiedene Steuersignale ergeben können; und einen statischen Bremsbereich aufweist, in dem das Steuersignal von dem wenigstens einen ersten Eingangssignal unabhängig ist
Verfahren gemäß Anspruch 7, wobei der variable Bremsbereich zu einer im Hinblick auf die angeforderte Bremswirkung niedrigere Bremsanforderung korrespondiert als der statische Bremsbereich.
Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche, wobei beim Festlegen der Steuerungscharakteristik in Abhängigkeit von dem zumindest einen bestimmten Wert der wenigstens einen ersten Eingangsgröße entweder eine Normal-Steuerungscharakteristik oder eine Warn-Steuerungscharakteristik als festzulegende Steuerungscharakteristik ausgewählt wird; und die Warn-Steuerungscharakteristik ist zumindest in einem Teilbereich des möglichen Wertebereichs für die wenigstens eine unabhängige Variable gegenüber der Normal-Steuerungscharakteristik mit einem vorbestimmten Faktor beaufschlagt, der dazu führt, dass der durch das Steuersignal an der Bremsanordnung (2) bewirkte Bremsdruck bei Anwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik geringer ausfällt als bei Anwendung der Normal-Steuerungscharakteristik.
Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche 1 bis 8, wobei: beim Festlegen der Steuerungscharakteristik in Abhängigkeit von dem zumindest einen bestimmten Wert der wenigstens einen ersten Eingangsgröße eine Normal-Steuerungscharakteristik oder eine Warn-Steuerungscharakteristik als festzulegende Steuerungscharakteristik ausgewählt wird; in einem ersten Wertebereich für die wenigstens eine unabhängige Variable die Zunahme des durch das Steuersignal an der Bremsanordnung (2) bewirkten Bremsdrucks bei Anwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik geringer ausfällt, als bei Anwendung der Normal-Steuerungscharakteristik zum selben Wert der wenigstens einen unabhängigen Variablen; und in einem zweiten, zum ersten disjunkten Wertebereich, die Zunahme des durch das Steuersignal an der Bremsanordnung bewirkten Bremsdrucks bei Anwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik höher ausfällt, als bei Anwendung der Normal-Steuerungscharakteristik.
Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der erste Wertebereich zu geringeren Bremswirkungen als der zweite Wertebereich korrespondiert.
Verfahren gemäß Anspruch 11, wobei zumindest in einem Abschnitt des zweiten Wertebereichs die Zunahme des durch das Steuersignal an der Bremsanordnung (2) bewirkten Bremsdrucks bei Anwendung der bzw. einer Warn-Steuerungscharakteristik mindestens 5-mal, bevorzugt mindestens 10-mal höher ausfällt, als im ersten Wertebereich.
Steuerungsvorrichtung (9) zur Steuerung eines Bremskraftaktuators (11) für ein Fahrzeugbremssystem (1) mit einer reibungsbasierten Radbremsanordnung (2), wobei die Steuerungsvorrichtung (9) eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der vorausgehenden Ansprüche auszuführen.
Computerprogrammprodukt, welches Anweisungen enthält, die bei ihrer Ausführung auf einem oder mehreren Prozessoren (9a) einer Steuerungsvorrichtung (9) gemäß Anspruch 13, diese veranlassen, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen.
Fahrzeugbremssystem (1), insbesondere für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: eine reibungsbasierte Radbremsanordnung (2); einen Bremskraftaktuator (11), der mit der Radbremsanordnung (2) gekoppelt und konfiguriert ist, ein von der Steuerungsvorrichtung (9) ausgegebenes Steuersignal zu empfangen und in Abhängigkeit davon einen Bremsdruck an der Radbremsanordnung (2) zu erzeugen oder zu verstärken; eine Steuerungsvorrichtung (9) gemäß Anspruch 13 zur Ansteuerung des Bremskraftaktuators (11) mit einem Steuersignal; eine Sensoranordnung, die eingerichtet ist, wenigstens eine erste Eingangsgröße zu messen, die einen Betriebszustand der Radbremsanordnung (2) kennzeichnet oder beeinflusst, und gemessene Werte für die wenigstens eine erste Eingangsgröße an die Steuerungsvorrichtung (9) zu übermitteln; und eine Schnittstelle, die eingerichtet ist, eine an das Fahrzeugbremssystem (1) gerichtete Bremsanforderung zu erfassen und eine zweite Eingangsgröße, die einen dabei erfassten Grad der Bremsanforderung kennzeichnet oder davon abhängt, an die Steuerungsvorrichtung (9) zu übermitteln.