DE102016210945A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Bremssystems, Bremssystem - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Bremssystems, Bremssystem Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems (1) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend zumindest eine hydraulisch betätigbare Radbremse (2), eine Bremspedaleinrichtung (3) mit einem betätigbaren Bremspedal (7) zur Vorgabe eines Soll-Bremsmoments und einen Druckerzeuger (15), der zur Erzeugung eines Hydraulikdrucks in Abhängigkeit von dem Soll-Bremsmoment elektrisch angesteuert wird, wobei ein elektrischer Betriebsstrom des Druckerzeugers (15) in einem Normalbetrieb auf einen ersten vorgebbaren Grenzwert begrenzt wird. Es ist vorgesehen, dass die Bremspedaleinrichtung (3) auf die Art der Betätigung des Bremspedals (7) überwacht wird, und dass bei Erfassen einer hoch-dynamischen Betätigung des Bremspedals (7) die Begrenzung des Betriebsstroms aufgehoben wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems eines Kraftfahrzeugs, aufweisend zumindest eine hydraulisch betätigbare Radbremse, eine Bremspedaleinrichtung mit einem betätigbaren Bremspedal zur Vorgabe eines Soll-Bremsmoments und einen Druckerzeuger, der zur Erzeugung eines Hydraulikdrucks in Abhängigkeit von dem Soll-Bremsmoment elektrisch angesteuert wird, wobei ein elektrischer Betriebsstrom des Druckerzeugers in einem Normalbetrieb auf einen ersten vorgebbaren Grenzwert begrenzt wird.
  • Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens sowie ein Bremssystem mit einer derartigen Vorrichtung.
  • Stand der Technik
  • Verfahren, Vorrichtungen und Bremssysteme der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bereits bekannt. Während bei konventionellen Bremssystemen ein Vakuumbremskraftverstärker in der Bremspedaleinrichtung genutzt wird, um die von dem Fahrer auf das Bremspedal ausgeübte Bremskraft zu verstärken und in den Hydraulikkreis des Bremssystems einzuleiten, sind mittlerweile auch Bremssysteme bekannt, bei welchen auf einen Vakuumbremskraftverstärker verzichtet und stattdessen ein elektrisch ansteuerbarer Druckerzeuger eingesetzt wird. Dieser erzeugt den Hydraulikdruck ohne mechanisch mit dem Bremspedal gekoppelt zu sein. Vielmehr wird die Betätigung des Bremspedals durch einen oder mehrere Sensoren erfasst und überwacht und der Druckerzeuger in Abhängigkeit von der Bremspedalbetätigung angesteuert. Der Druckerzeuger ist beispielsweise eine Pumpe, welcher ein Elektromotor zugeordnet ist, um elektrohydraulisch den Druck in dem Bremssystem einzustellen. Dabei wird der Druckerzeuger derart angesteuert, dass ein von dem Fahrer durch Betätigen des Bremspedals gefordertes Soll-Bremsmoment an einer oder mehreren Radbremsen des Bremssystems eingestellt wird, um das Kraftfahrzeug zu verzögern.
  • Um ein Überhitzen des Druckerzeugers beziehungsweise dessen Elektromotors zu verhindern, wird der Elektromotor derart angesteuert, dass im Fall von niedrigen Drehzahlen das Drehmoment und damit der Betriebsstrom auf einen ersten Grenzwert begrenzt sind.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass die Bremspedaleinrichtung auf die Art der Betätigung des Bremspedals überwacht wird, und dass bei Erfassen einer hoch-dynamischen Betätigung die Begrenzung des Betriebsstroms aufgehoben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass dem Fahrer bei hoch-dynamischen Bremsvorgängen das gewünschte Bremsmoment in kurzer Zeit zur Verfügung gestellt wird, wobei dennoch gewährleistet ist, dass eine Überhitzung des Druckerzeugers, insbesondere dessen Elektromotors, dauerhaft verhindert wird. Dadurch, dass die Begrenzung für hoch-dynamische Bremsvorgänge aufgehoben ist, kann der Benutzer bei einem hoch-dynamischen Bremsvorgang in kurzer Zeit das Bremsmoment abfragen. Weil ein hoch-dynamischer Bremsvorgang nicht lange anhält, sondern sich insbesondere durch seine zeitliche Kürze auszeichnet, ist ein Überhitzen des Elektromotors aufgrund der kurzzeitigen erhöhten Belastung des Elektromotors nahezu ausgeschlossen.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass auf eine hoch-dynamischen Betätigung erkannt wird, wenn eine erfasste Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit einen vorgebbaren zweiten Grenzwert überschreitet. Hierzu wird zweckmäßigerweise die Betätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals überwacht und mit dem zweiten Grenzwert verglichen. Überschreitet die erfasste Geschwindigkeit den zweiten Grenzwert, so wird die zuvor beschriebene Begrenzung des Betriebsstroms aufgehoben. Die Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit wird insbesondere mittels eines Wegsensors ermittelt, welcher dem Bremspedal zugeordnet ist. Durch eine einfache Ableitung des Wegsignals über die Zeit ist die Bewegungsgeschwindigkeit des Bremspedals berechenbar, sodass für das Verfahren in kurzer Zeit entscheidbar ist, ob es sich bei einem erfassten Bremsvorgang beziehungsweise bei einer erfassten Bremspedalbetätigung um eine hoch-dynamische Betätigung oder um eine normale Betätigung handelt.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass eine hoch-dynamische Betätigung erkannt wird, wenn ein erfasster Bremspedalweg einen vorgebbaren dritten Grenzwert überschreitet. Insbesondere unabhängig zu der Berücksichtigung der Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit wird hierbei der Bremspedalweg mit einem dritten Grenzwert verglichen. Der dritte Grenzwert ist insbesondere derart gewählt, dass verhindert wird, dass Bremspedalbetätigungen, die zwar mit einer hohen Geschwindigkeit erfolgen, jedoch nur ein geringes Bremsmoment erfordern, nicht als hoch-dynamische Bremspedalbetätigungen erfasst werden.
  • Weiterhin ist bevorzugt vorgesehen, dass der erste Grenzwert in Abhängigkeit von einer Betriebstemperatur des Druckerzeugers vorgegeben wird. Hierdurch wird der Vorteil erreicht, dass eine dynamische Ansteuerung des Druckerzeugers erfolgt, die von der aktuellen Betriebstemperatur des Druckerzeugers abhängt. Insbesondere wird die aktuelle Betriebstemperatur mit einer maximal zulässigen Betriebstemperatur verglichen, um zu bestimmen, ob die Temperatur weiter ansteigen darf oder nicht. Entsprechend wird der erste Grenzwert variiert, sodass das Überschreiten der Grenztemperatur sicher verhindert ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass hoch-dynamische Bremsvorgänge die Betriebstemperatur nur kurzzeitig und damit vernachlässigbar erhöhen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung ist außerdem vorgesehen, dass die Begrenzung des Betriebsstroms durch den ersten Grenzwert nur bei Drehzahlen unterhalb eines vierten Grenzwertes erfolgt. Hierdurch wird berücksichtigt, dass insbesondere bei niedrigen Drehzahlen das Drehmoment zum Antreiben des Druckerzeugers hoch ist, sodass gerade hier hohe Betriebsströme auftreten, die zu einer Erwärmung des Druckerzeugers, insbesondere dessen Elektromotors, führen. Arbeitet der Druckerzeuger in einem Drehzahlbereich mit hohen Drehzahlen, in welchem ebenfalls ein hoher Betriebsstrom benötigt wird, ist jedoch aufgrund der hohen Drehzahl ein geringes Drehmoment erforderlich, sodass die Erwärmung geringer ausfällt und insofern die Begrenzung auf den ersten Grenzwert entfallen kann.
  • Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste Grenzwert in Abhängigkeit von einer zulässigen Betriebstemperatur des Druckerzeugers bei einer Langzeitbremsung vorgegeben wird. In diesem Fall ist der erste Grenzwert insbesondere fix und nicht dynamisch vorgegeben und entspricht dem Betriebsstrom, der bei einer Langzeitbremsung maximal auftreten darf, ohne dass die Betriebstemperatur des Druckerzeugers den kritischen Wert überschreitet.
  • Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Bremspedaleinrichtung in Abhängigkeit von der erfassten Art der Bremspedalbetätigung eine Statusmeldung erzeugt und an ein den Druckerzeuger ansteuerndes Steuergerät sendet. Die Bremspedaleinrichtung sendet somit die Information, ob eine hoch-dynamische Bremspedalbetätigung erfolgt ist oder nicht, selbst an das Steuergerät, welches in Abhängigkeit von dieser Information den Druckerzeuger dann ansteuert beziehungsweise die Begrenzung durch den ersten Grenzwert aufhebt oder einstellt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 8 zeichnet sich durch ein Steuergerät aus, das speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen. Es ergeben sich hierbei die bereits genannten Vorteile.
  • Das erfindungsgemäße Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 9 zeichnet sich durch die erfindungsgemäße Vorrichtung aus. Es ergeben sich hierdurch die bereits genannten Vorteile.
  • Weitere Vorteile und bevorzugte Merkmale und Merkmalskombinationen ergeben sich insbesondere aus dem zuvor beschriebenen sowie aus den Ansprüchen.
  • Im Folgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnung näher erörtert werden. Dazu zeigen
  • 1 ein hydraulisches Bremssystem eines Kraftfahrzeugs in einer schematischen Darstellung und
  • 2 ein Flussdiagramm zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens zum Betreiben des Bremssystems.
  • 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung ein Bremssystem 1 für ein hier nicht näher dargestelltes Kraftfahrzeug. Das Bremssystem 1 weist mehrere Radbremsen 2 auf, die von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs durch eine Bremspedaleinrichtung 3 als Betriebsbremsen betätigbar sind. Die Radbremsen 2 sind dabei durch LR, RF, LF und RR bezeichnet, wodurch ihre Position beziehungsweise Zuordnung am Kraftfahrzeug erklärt wird, wobei LR für links hinten, RF für rechts vorne, LF für links vorne und RR für rechts hinten steht. Zwischen der Bremspedaleinrichtung 3 und den Radbremsen 2 sind zwei Bremskreise 4 und 5 ausgebildet, wobei der Bremskreis 4 den Radbremsen LF und RR und der Bremskreis 5 den Radbremsen LR und RF zugeordnet ist. Die beiden Bremskreise 4 und 5 sind identisch aufgebaut, sodass der Aufbau beider Bremskreise 4, 5 anhand des Bremskreises 4 im Folgenden näher erläutert werden soll.
  • Der Bremskreis 4 ist zunächst mit einem Hauptbremszylinder 6 der Bremspedaleinrichtung 3 verbunden, wobei der Hauptbremszylinder 6 vorliegend als Doppelkolbenzylinder oder Tandemzylinder ausgebildet ist, und wobei die Bremspedaleinrichtung 3 außerdem ein von dem Fahrer betätigbares Bremspedal 7 aufweist. Der Bremskreis 4 weist ein Umschaltventil 8 auf, das auf den Hauptbremszylinder 6 folgt. Das Umschaltventil 8 ist stromlos offen ausgebildet und erlaubt einen Fluss des Hydraulikmediums des Bremskreises, also der Bremsflüssigkeit, in beide Richtungen. Das Umschaltventil 8 ist weiterhin mit den beiden Radbremsen 2 unter Zwischenschaltung jeweils eines Einlassventils 10 verbunden, das stromlos in beide Richtungen geöffnet ausgebildet ist. Den Radbremsen 2 des Bremskreises 4 ist außerdem jeweils ein Auslassventil 11 zugeordnet, das stromlos geschlossen ausgebildet ist. Die Auslassventile 11 sind auslassseitig mit einem Hydrauliktank 9 verbunden, der den Hauptbremszylinder 6 mit Hydraulikmedium versorgt. Auslassseitig sind die Auslassventile 11 außerdem mit einer Saugseite einer Pumpe 13 verbunden, die druckseitig zwischen dem Umschaltventil 8 und den Einlassventilen 10 mit dem Bremskreis 4 verbunden ist. Die Pumpe 13 ist vorliegend als Kolbenpumpe ausgebildet und mechanisch mit einem Elektromotor 14 gekoppelt, wobei die Pumpe 13 und der Elektromotor 14 zusammen einen Druckerzeuger 15 des Bremssystems 1 bilden. Es ist vorgesehen, dass der Elektromotor 14 den Pumpen 13 beider Bremskreise 3, 4 und 5 zugeordnet ist. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass jeder Bremskreis 4, 5 einen eigenen Elektromotor 14 aufweist. Dem Hauptbremszylinder 6 ist außerdem ein hydraulischer Pedalgefühlsimulator 12 zugeordnet.
  • Werden die beiden Umschaltventile 8 der Bremskreise 4, 5 geschlossen, so bleibt der Hydraulikdruck in dem dahinter liegenden Abschnitt der Bremskreise 4, 5, also zwischen den Umschaltventilen und den Radbremsen 2, eingesperrt beziehungsweise aufrechterhalten, auch dann, wenn das Bremspedal 7 durch den Fahrer entlastet wird. Zur Bremskraftverstärkung wird der Druckerzeuger 15 angesteuert, sodass zusätzlich zur Betätigung des Bremspedals 7 der Hydraulikdruck durch den Druckerzeuger 15 in dem Bremssystem 1 automatisiert erhöht wird, sodass der Fahrer mit geringem Kraftaufwand ein hohes Bremsmoment erzeugen kann.
  • 2 zeigt in ein vereinfachtes Flussdiagramm zur Erläuterung eines vorteilhaften Verfahrens zum Betreiben des Bremssystems. Mit Betätigung des Bremspedals 7 der Bremseinrichtung 3 wird im ersten Schritt S1 das Verfahren gestartet. In einer darauffolgenden Abfrage S2 wird geprüft, ob es sich bei der Bremspedalbetätigung um eine hoch-dynamische Bremspedalbetätigung handelt. Dazu werden die Betätigungsgeschwindigkeit sowie der Betätigungsweg des Bremspedals 7 erfasst und mit jeweils einem Grenzwert verglichen. Überschreitet der erfasste Bremspedalweg den zugeordneten Grenzwert und ist die Betätigungsgeschwindigkeit höher als der entsprechende Grenzwert, so wird darauf erkannt, dass eine hoch-dynamischer Bremsbetätigung erfolgt (j). Ist die Betätigungsgeschwindigkeit jedoch geringer als der Grenzwert und/oder wird das Bremspedal nicht über den durch den zugehörigen Grenzwert erlaubten Pedalweg hinausbewegt, so wird darauf erkannt, dass keine hoch-dynamische Bremspedalbetätigung vorliegt (n) und zu einem Schritt S3 verwiesen. In diesem Schritt wird der Betriebsstrom für den Druckerzeuger 15 auf den zulässigen ersten Grenzwert begrenzt.
  • Damit ein Überhitzen des Druckerzeugers 15 beziehungsweise eines Elektromotors des Druckerzeugers 15 verhindert wird, ist vorgesehen, dass im Normalbetrieb der Betriebsstrom des Druckerzeugers durch einen ersten Grenzwert begrenzt wird. Dies soll anhand des in 2 gezeigten Verfahrens näher erläutert werden.
  • Mit dem so begrenzten Betriebsstrom wird dann der Druckerzeuger 15 im Schritt S4 zum Erzeugen des Hydraulikdrucks angesteuert. Wird im Schritt S2 jedoch erkannt, dass es sich bei der Bremspedalbetätigung um eine hoch-dynamische Bremspedalbetätigung handelt (j) so wird von dem Schritt S2 zu dem Schritt S4 weitergeleitet, sodass die Begrenzung des Betriebsstroms nicht erfolgt beziehungsweise aufgehoben wird. Hierdurch kann der Druckerzeuger 15 bei einem hoch-dynamischen Bremsvorgang mit einem erhöhten Betriebsstrom versorgt werden, sodass er auch bei niedrigen Drehzahlen ein hohes Drehmoment zur Verfügung stellt, sodass der Hydraulikdruck in dem Bremssystem 1 in kürzester Zeit aufgebaut wird. Dadurch, dass die Begrenzung nur für hoch-dynamische Bremsvorgänge aufgehoben wird, ist im Normalbetrieb gewährleistet, dass die Betriebstemperatur nicht überschritten wird. Bei einem hoch-dynamischen Bremsvorgang ist die thermische Belastung abhängig von Höhe und Dauer des Betriebsstroms. Weil bei einer hoch-dynamischen Bremsung der Betriebsstrom nur für kurze Zeit hoch ausfällt, insbesondere solang noch niedrige Drehzahlen vorliegen, ist die Beeinträchtigung der Betriebstemperatur für diese kurze Zeit vernachlässigbar. Entsprechend wird die Erhöhung des Betriebsstroms über den ersten Grenzwert hinaus durch das beschriebene Verfahren vorteilhafterweise erlaubt. Dadurch erhöht sich das Drehmoment des Elektromotors 14 bei einem hoch-dynamischen Bremsvorgang wie bei einem normalen Bremsvorgang, wobei die genaue Höhe oder Drehmomentsteigerung von der Dimensionierung des Elektromotors und der implementierten Stromgrenzen abhängt.
  • 3 zeigt hierzu beispielhaft in einem Diagramm die Drehmomentkennlinie des Elektromotors 14 des Druckerzeugers 15, als Druckmoment Md über Drehzahl n, im Normalbetrieb (K1) und bei einem hoch-dynamischen Bremsvorgang (K2). Es ist zu erkennen, dass bei dem hoch-dynamischen Bremsvorgang ein höheres Drehmoment als bei niedrigen Drehzahlen erlaubt ist, während bei höheren Drehzahlen oberhalb von 2000 Umdrehungen die Kennlinien K1 und K2 übereinander liegen.

Claims (9)

  1. Verfahren zum Betreiben eines hydraulischen Bremssystems (1) eines Kraftfahrzeugs, aufweisend zumindest eine hydraulisch betätigbare Radbremse (2), eine Bremspedaleinrichtung (3) mit einem betätigbaren Bremspedal (7) zur Vorgabe eines Soll-Bremsmoments und einen Druckerzeuger (15), der zur Erzeugung eines Hydraulikdrucks in Abhängigkeit von dem Soll-Bremsmoment elektrisch angesteuert wird, wobei ein elektrischer Betriebsstrom des Druckerzeugers (15) in einem Normalbetrieb auf einen ersten vorgebbaren Grenzwert begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremspedaleinrichtung (3) auf die Art der Betätigung des Bremspedals (7) überwacht wird, und dass bei Erfassen einer hoch-dynamischen Betätigung des Bremspedals (7) die Begrenzung des Betriebsstroms aufgehoben wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine hoch-dynamische Betätigung erkannt wird, wenn eine erfasste Bremspedalbetätigungsgeschwindigkeit einen vorgebbaren zweiten Grenzwert überschreitet.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine hoch-dynamische Betätigung erkannt wird, wenn ein erfasster Bremspedalweg einen vorgebbaren dritten Grenzwert überschreitet.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert in Abhängigkeit von einer Betriebstemperatur des Druckerzeugers vorgegeben wird.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzung durch den ersten Grenzwert nur bei Drehzahlen unterhalb eines vierten Grenzwerts erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Grenzwert in Abhängigkeit von einer zulässigen Betriebstemperatur des Druckerzeugers (15) bei einer Langzeitbremsung vorgegeben wird.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremspedaleinrichtung (3) in Abhängigkeit von der erfassten Art der Bremspedalbetätigung eine Statusmeldung erzeugt und an ein den Druckerzeuger (15) ansteuerndes Steuergerät sendet.
  8. Vorrichtung zum Betreiben eines Bremssystems (1) eines Kraftfahrzeugs, wobei das Bremssystem (1) wenigstens eine Radbremse (2), eine Bremspedaleinrichtung (3) mit einem betätigbaren Bremspedal (7) zur Vorgabe eines Soll-Bremsmoments und zumindest einen Druckerzeuger (15) zur hydraulischen Betätigung der Radbremse (2) aufweist, wobei der Druckerzeuger (15) in Abhängigkeit von einer Betätigung des Bremspedals (7) angesteuert wird, gekennzeichnet durch ein Steuergerät, das speziell dazu hergerichtet ist, bei bestimmungsgemäßem Gebrauch das Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 durchzuführen.
  9. Bremssystem (1) für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einer Radbremse (2), einer Bremspedaleinrichtung (3) und zumindest einem Druckerzeuger (15) zur hydraulischen Betätigung der Radbremse (2), wobei der Druckerzeuger (15) in Abhängigkeit von einer Betätigung des Bremspedals (7) angesteuert wird, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung nach Anspruch 8.
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