DE102017207476A1 - Method and device for monitoring a brake system of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Überwachen einer Bremsanlage (106) eines Fahrzeugs (100), dadurch gekennzeichnet, dass in einem Schritt 200 des Testens die Bremsanlage (106) kurzzeitig für eine Testbremsvorgang aktiviert wird, wenn das Fahrzeug (100) einen bekannten Fahrzustand (120) aufweist, und in einem Schritt (202) des Bestimmens ein Bremsbelagreibwert (µBB) der Bremsanlage (106) unter Verwendung des Fahrzustands (120) und eines während des Testbremsvorgangs erfassten Beschleunigungswerts (122) bestimmt wird. The present invention relates to a method for monitoring a brake system (106) of a vehicle (100), characterized in that in a step 200 of the testing, the brake system (106) is briefly activated for a test braking operation when the vehicle (100) has a known running state (120), and in a step (202) of determining a Bremsbelagreibwert (μ BB) of the brake system (106) using the running state (120) and an acceleration value detected during the test braking process (122) is determined.
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Bremsanlage eines Fahrzeugs.The invention relates to a method and a device for monitoring a brake system of a vehicle.
Stand der TechnikState of the art
Bei einer Reibungsbremse ist eine Bremswirkung von einem Reibungskoeffizienten und einer Anpresskraft zwischen den Reibpartnern der Reibungsbremse abhängig. Wenn die Bremswirkung nachlässt, dann kann eine Verringerung des Reibungskoeffizienten ursächlich sein.In a friction brake, a braking effect is dependent on a friction coefficient and a contact pressure between the friction partners of the friction brake. If the braking effect decreases, then a reduction in the coefficient of friction may be the cause.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vor diesem Hintergrund werden mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Überwachen einer Bremsanlage eines Fahrzeugs gemäß den unabhängigen Ansprüchen vorgestellt. Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des hier vorgestellten Ansatzes sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Against this background, a method and a device for monitoring a brake system of a vehicle according to the independent claims are presented with the approach presented here. Advantageous developments and improvements of the approach presented here are described in the dependent claims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in vorteilhafter Weise ermöglichen, den Zustand der Bremsen eines Fahrzeugs zu überwachen. Dadurch kann auf eine Verschlechterung des Zustands rechtzeitig reagiert werden, beispielsweise indem die Bremsen gewartet werden. Falls eine Wartung noch nicht erforderlich ist, kann eine Bremskraft an den aktuellen Zustand angepasst werden, um eine gleichbleibende Bremsleistung zu erhalten.Embodiments of the present invention may advantageously enable the state of the brakes of a vehicle to be monitored. This can be responded to a deterioration of the state in a timely manner, for example by the brakes are serviced. If maintenance is not yet required, a braking force can be adjusted to the current state to maintain consistent braking performance.
Es wird ein Verfahren zum Überwachen einer Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass in einem Schritt des Testens die Bremsanlage kurzzeitig für eine Testbremsvorgang aktiviert wird, wenn das Fahrzeug einen bekannten Fahrzustand aufweist, und in einem Schritt des Bestimmens ein Bremsbelagreibwert der Bremsanlage unter Verwendung des Fahrzustands und eines während des Testbremsvorgangs erfassten Beschleunigungswerts bestimmt wird.A method is provided for monitoring a brake system of a vehicle, the method being characterized in that in a step of testing the brake system is briefly activated for a test braking operation when the vehicle has a known driving condition and in a step of determining a brake pad friction coefficient the braking system is determined using the driving state and an acceleration value detected during the test braking operation.
Weiterhin wird eine Vorrichtung zum Überwachen einer Bremsanlage eines Fahrzeugs vorgestellt, wobei die Vorrichtung dazu ausgebildet ist, das Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche in entsprechenden Einrichtungen auszuführen, umzusetzen und/oder anzusteuern.Furthermore, a device for monitoring a brake system of a vehicle is presented, wherein the device is designed to execute the method according to one of the preceding claims in corresponding devices, to implement and / or to control.
Ideen zu Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können unter anderem als auf den nachfolgend beschriebenen Gedanken und Erkenntnissen beruhend angesehen werden.Ideas for embodiments of the present invention may be considered, inter alia, as being based on the thoughts and findings described below.
Beim Bremsen wird kinetische Energie in Wärmeenergie umgewandelt. Diese Umwandlung erfolgt in einer Bremseinrichtung durch Reibung eines Bremsbelags auf einer Reibfläche. Beispielsweise wird bei einer Scheibenbremse die Reibung zwischen einer Bremsscheibe und zumindest einem Bremsklotz erzeugt, indem der Bremsklotz gegen die Bremsscheibe gepresst wird. Der Bremsklotz trägt den Bremsbelag. Bei einer Trommelbremse wird zumindest eine Bremsbacke gegen insbesondere die Innenseite einer Bremstrommel gepresst. Die Bremsbacke trägt den Bremsbelag. Eine Materialpaarung zwischen einem Material beziehungsweise einer Oberfläche der Reibfläche und einem Material beziehungsweise einer Oberfläche des Bremsbelags bestimmt einen Bremsbelagreibwert. Der Bremsbelagreibwert kann variieren. Beispielsweise kann sich das Material oder die Oberfläche zumindest eines der Partner der Materialpaarung über die Zeit und/oder durch äußere Einflüsse verändern.When braking kinetic energy is converted into heat energy. This conversion takes place in a braking device by friction of a brake pad on a friction surface. For example, in a disc brake, the friction between a brake disc and at least one brake pad is generated by pressing the brake pad against the brake disc. The brake pad carries the brake pad. In a drum brake, at least one brake shoe is pressed against in particular the inside of a brake drum. The brake shoe carries the brake pad. A material pairing between a material or a surface of the friction surface and a material or a surface of the brake lining determines a brake pad friction coefficient. The brake pad friction coefficient may vary. For example, the material or the surface of at least one of the partners of the material pairing can change over time and / or due to external influences.
Der Bremsbelagreibwert kann bei einem Fahrzeug nicht direkt gemessen werden. Um eine Anpresskraft des Bremsbelags an die Reibfläche in verschiedenen Bremssituationen richtig voreinstellen zu können, ist ein Wissen um einen Wert des Bremsbelagreibwerts erforderlich. Andernfalls kann die Anpresskraft zu niedrig oder zu hoch voreingestellt werden, was zu einer zu geringen Bremswirkung beziehungsweise zu einer zu hohen Bremswirkung führen kann. Weiterhin kann eine Verringerung des Bremsbelagreibwerts die Notwendigkeit zur Wartung der Bremseinrichtung signalisieren.The brake pad friction coefficient can not be measured directly on a vehicle. In order to be able to correctly preset a contact pressure force of the brake pad against the friction surface in different brake situations, knowledge about a value of the brake pad friction value is required. Otherwise, the contact pressure can be set too low or too high, which can lead to too low a braking effect or too high a braking effect. Furthermore, a reduction in the brake pad friction value may signal the need to maintain the brake device.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird daher ein definierter Testbremsvorgang ausgeführt und aus dabei erfassten Größen der Bremsbelagreibwert berechnet. Der Testbremsvorgang kann mit einer vordefinierten Anpresskraft durchgeführt werden. Durch den Testbremsvorgang mit einer mittleren Anpresskraft kann die Bremswirkung überprüft werden. Ist die Bremswirkung zu hoch, resultiert ein zu hoher Beschleunigungswert beziehungsweise Verzögerungswert. Ist die Bremswirkung zu niedrig, resultiert ein zu niedriger Beschleunigungswert. Aus dem Beschleunigungswert und bekannten Werten des gebremsten Fahrzeugs kann der Bremsbelagreibwert errechnet werden.In the approach presented here, therefore, a defined test braking process is carried out and calculated from the values of the brake pad friction value which are recorded thereby. The test braking process can be carried out with a predefined contact force. By the test braking process with a medium contact force, the braking effect can be checked. If the braking effect is too high, the result is an excessive acceleration value or deceleration value. If the braking effect is too low, the result is too low an acceleration value. The brake pad friction coefficient can be calculated from the acceleration value and known values of the braked vehicle.
Für den Testbremsvorgang kann zumindest ein Rad einer Achse des Fahrzeugs gebremst werden. Die Bremsanlage eines Fahrzeugs wirkt im Allgemeinen an allen Rädern des Fahrzeugs. Wenn die Bremseinrichtungen an den Rädern beziehungsweise Achsen des Fahrzeugs unterschiedlich dimensioniert sind, wirken bei den verschiedenen Bremseinrichtungen unterschiedliche Kräfte. Durch ein Betätigen der Bremseinrichtung eines einzelnen Rads oder der Bremseinrichtungen an einer Achse kann der Bremsbelagreibwert für die betätigte Bremseinrichtung mit einer erhöhten Genauigkeit erfasst werden.For the test braking process, at least one wheel of an axle of the vehicle can be braked. The brake system of a vehicle generally acts on all wheels of the vehicle. If the braking devices are dimensioned differently on the wheels or axles of the vehicle, act different forces in the various braking devices. Through a Actuating the brake means of a single wheel or the brake means on an axle, the brake pad friction coefficient for the operated brake means can be detected with increased accuracy.
Der Schritt des Testens kann ausgeführt werden, wenn ein Neigungswinkel des Fahrzeugs in einem Toleranzbereich liegt. Der Neigungswinkel kann sich auf eine Seitenneigung und/oder eine Längsneigung es Fahrzeugs beziehen. Wenn das Fahrzeug wenig geneigt ist, ist ein Untergrund unter dem Fahrzeug im Wesentlichen eben. Auf ebener Fläche beeinflusst eine Hangabtriebskraft das Ergebnis des Testbremsvorgangs nicht oder nur gering.The step of testing may be performed when an inclination angle of the vehicle is within a tolerance range. The angle of inclination may refer to a lateral inclination and / or a longitudinal inclination of the vehicle. When the vehicle is slightly inclined, a subsurface under the vehicle is substantially flat. On a flat surface, a downgrade force does not or only slightly affects the result of the test braking process.
Der Schritt des Testens kann ausgeführt werden, wenn ein Straßenreibwert größer als ein Schwellenwert für den Straßenreibwert ist. Ein Straßenreibwert beschreibt den Reibwert zwischen den Reibpartnern Rad und Straße. Dabei beeinflusst eine wechselnde Straßenoberfläche den Straßenreibwert wesentlich. Auch meteorologische Einflussfaktoren beeinflussen den Straßenreibwert. Auf glatter Straße kann ein gebremstes Rad beispielsweise blockieren und die Messung des Beschleunigungswerts verfälschen.The step of testing may be performed when a road friction coefficient is greater than a road friction coefficient threshold. A road friction coefficient describes the coefficient of friction between the friction partners wheel and road. A changing road surface significantly influences the road friction coefficient. Meteorological factors also influence the road friction coefficient. On a slippery road, for example, a braked wheel can block and distort the measurement of the acceleration value.
Der Schritt des Testens kann ausgeführt werden, wenn eine Masse des Fahrzeugs in einem Toleranzbereich liegt. Ein Leergewicht des Fahrzeugs ist bekannt. Unbekannte Anteile der Masse des Fahrzeugs sind beispielsweise eine Ladung oder Personen im Fahrzeug. Betriebsstoffe, wie Treibstoff oder Schmiermittel beeinflussen die Masse ebenfalls. Bekannten Beladungssituationen können vordefinierte Massen zugeordnet sein. Beispielsweise kann die Masse bei einer bestimmten Anzahl von Passagieren mit einer bestimmten Anzahl von Gepäckstücken genau genug bekannt sein, um den Bremsbelagreibwert zu bestimmen.The step of testing may be performed when a mass of the vehicle is within a tolerance range. An empty weight of the vehicle is known. Unknown portions of the mass of the vehicle are, for example, a load or persons in the vehicle. Fuels, such as fuel or lubricant also affect the mass. Known loading situations can be assigned predefined masses. For example, for a given number of passengers with a certain number of pieces of luggage, the mass may be known accurately enough to determine the brake pad friction coefficient.
Der Schritt des Testens kann ausgeführt werden, wenn das Fahrzeug unbeladen und/oder unbemannt ist. In unbeladenem und/oder unbemanntem Zustand ist die Masse des Fahrzeugs sehr genau bekannt. Lediglich Betriebsmittel beeinflussen dann noch die Masse. Bei einem Elektrofahrzeug fällt zusätzlich das variable Gewicht des Treibstoffvorrats weg.The step of testing may be performed when the vehicle is unloaded and / or unmanned. In an unloaded and / or unmanned state, the mass of the vehicle is known very accurately. Only resources then influence the mass. In an electric vehicle in addition drops the variable weight of the fuel supply.
Der Bremsbelagreibwert kann ferner unter Verwendung einer Gierrate des Fahrzeugs während des Testbremsvorgangs bestimmt werden. Eine Gierrate beschreibt eine Winkelgeschwindigkeit des Fahrzeugs um die Hochachse. Das Fahrzeug giert, wenn ein asymmetrisches Bremsmoment am Fahrzeug wirkt. Das Fahrzeug zieht dann zu einer Seite. Durch die Gierrate kann die Bremswirkung beziehungsweise der Bremsbelagreibwert einer einzelnen Bremse bestimmt werden. Dem Gieren kann gegengelenkt werden. Dann kann der Bremsbelagreibwert unter Verwendung eines Lenkwinkels bestimmt werden. Dem Gieren kann auch durch ein gezieltes Gegensteuern über Antriebsmomente entgegengewirkt werden. Auch die Antriebsmomente können zum Bestimmen des Bremsbelagreibwerts verrechnet werden.The brake pad friction coefficient may also be determined using a yaw rate of the vehicle during the test braking operation. A yaw rate describes an angular velocity of the vehicle about the vertical axis. The vehicle cracks when an asymmetric braking torque acts on the vehicle. The vehicle then pulls to one side. By the yaw rate, the braking effect or the Bremsbelagreibwert a single brake can be determined. The yawing can be countered. Then, the brake pad friction coefficient may be determined using a steering angle. Yawing can also be counteracted by targeted countermeasures via drive torques. The drive torques can also be used to determine the brake pad friction value.
Der Bremsbelagreibwert kann ferner unter Verwendung eines Beschleunigungswerts vor und/oder nach dem Testbremsvorgang bestimmt werden. Vor und nach dem Testbremsvorgang wird das Fahrzeug durch Widerstände, wie den Luftwiderstand und den Rollwiderstand abgebremst. Diese Widerstände wirken auch während des Testbremsvorgangs weiter. Durch ein Ermitteln der Widerstände kann der Bremsbelagreibwert genauer bestimmt werden.The brake pad friction coefficient may also be determined using an acceleration value before and / or after the test braking operation. Before and after the test braking process, the vehicle is braked by resistors, such as air resistance and rolling resistance. These resistors continue to work during the test braking process. By determining the resistances, the brake pad friction value can be determined more accurately.
Der Bremsbelagreibwert kann ferner unter Verwendung eines Bremsdruckwerts während des Testbremsvorgangs bestimmt werden. Der Bremsdruck in einer hydraulischen Bremsleitung ist über eine Kolbenfläche proportional zu der Anpresskraft des Bremsbelags an die Reibfläche.The brake pad friction coefficient may also be determined using a brake pressure value during the test braking operation. The brake pressure in a hydraulic brake line is proportional to the contact pressure of the brake pad against the friction surface via a piston surface.
Es wird darauf hingewiesen, dass einige der möglichen Merkmale und Vorteile der Erfindung hierin mit Bezug auf unterschiedliche Ausführungsformen beschrieben sind. Ein Fachmann erkennt, dass die Merkmale des Verfahrens zum Überwachen und der Vorrichtung zum Überwachen in geeigneter Weise kombiniert, angepasst oder ausgetauscht werden können, um zu weiteren Ausführungsformen der Erfindung zu gelangen.It should be understood that some of the possible features and advantages of the invention are described herein with reference to different embodiments. One skilled in the art will recognize that the features of the monitoring method and apparatus may be suitably combined, adapted, or interchanged to yield further embodiments of the invention.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, wobei weder die Zeichnungen noch die Beschreibung als die Erfindung einschränkend auszulegen sind.
-
1 zeigt eine Darstellung eines autonomen Fahrzeugs mit einer Vorrichtung zum Überwachen gemäß einem Ausführungsbeispiel; und -
2 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Überwachen gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
1 shows a representation of an autonomous vehicle with a device for monitoring according to an embodiment; and -
2 FIG. 12 is a flowchart of a method of monitoring according to an embodiment. FIG.
Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in den Figuren gleiche oder gleichwirkende Merkmale.The figures are only schematic and not to scale. Like reference numerals designate the same or equivalent features in the figures.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Die Vorrichtung
Die Bremseinrichtungen
Die Vorrichtung
Ansprechend auf das Testsignal
Wenn nur ein Rad
Dem Drehmoment um Die Hochachse kann entgegengewirkt werden. Beispielsweise kann das Steuergerät
In einem Ausführungsbeispiel geht dem Schritt
Der Schritt
Ob die Straße eben ist, kann auch überprüft werden, indem an einer Position des Fahrzeugs eine Steigungsinformation oder Gefälleinformation aus einer Karte ausgelesen wird. Dabei kann auch ein vor dem Fahrzeug liegender Straßenabschnitt vorausschauend überprüft werden.Whether the road is level can also be checked by reading out a slope information or slope information from a map at a position of the vehicle. In this case, a lying in front of the vehicle road section can be checked in advance.
In der zweiten Abfrage
In der dritten Abfrage
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren einen dem Schritt
In einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren einen Schritt
Die Längsverzögerung ax kann auch in einem Schritt
In einem Ausführungsbeispiel wird der Schritt
In einem Ausführungsbeispiel werden im Schritt
Wenn der Bremsbelagreibwert bestimmt worden ist, kann der Bremsbelagreibwert in einem Schritt
Mit anderen Worten wird ein Verfahren zum Monitoren des Bremsbelagreibwerts, insbesondere für das hochautomatisierte und autonome Fahren vorgestellt.In other words, a method is presented for monitoring the brake pad friction coefficient, in particular for highly automated and autonomous driving.
Eine äußerst wichtige physikalische Größe bei Bremsanlagen ist der Reibkoeffizient oder Reibwert zwischen der Bremsscheibe und dem Bremsbelag. Da es sich um einen Koeffizienten handelt, ist dieser ohne Einheit und kann - rein theoretisch - zwischen 0 und 1 betragen. In der Regel liegt er bei ca. 0,4. Dieser Koeffizient ist über die Lebenszeit nicht konstant. Er variiert teilweise mit dem Verschleiß, stark bei Temperaturunterschieden, insbesondere bei hohen Temperaturen, teilweise mit dem Bremsdruck oder der Bremskraft, teilweise mit dem Alter der Bremsbeläge, teilweise mit der Feuchtigkeit, teilweise wenn Salz gestreut wurde und mit der Fertigungscharge der Bremsbeläge.An extremely important physical parameter in brake systems is the friction coefficient or coefficient of friction between the brake disk and the brake pad. Since it is a coefficient, it is without unity and can - theoretically - be between 0 and 1. As a rule, it is around 0.4. This coefficient is not constant over the lifetime. It varies in part with the wear, strong at temperature differences, especially at high temperatures, partly with the brake pressure or the braking force, partly with the age of the brake pads, partly with the moisture, partly if salt was scattered and with the production batch of the brake pads.
Um eine Verwechselung mit dem Reifen-Straße-Koeffizient auszuschließen, wird der Reibwert hier Bremsbelagreibwert
Der Bremsbelagreibwert
Die allgemeine Formel, welche den Zusammenhang zwischen Sollbremsdruck und ist-Verzögerung beschreibt ist.
- m:
- Fahrzeugmasse in [daN]
- ax:
- Verzögerung in Längsrichtung [m/s2]
- rroll:
- Dynamischer Rollradius [m]
- reff:
- Effektiver Bremsscheibenradius beziehungsweise die Distanz zwischen der Radachse und der Bremskolbenachse [m]
- p:
- Bremsdruck [bar] oder [daN/cm2]
- ABK:
- Bremskolbenfläche [cm2]
- C*:
- Bremsenkennwert#
- m:
- Vehicle mass in [daN]
- a x :
- Lag in longitudinal direction [m / s 2 ]
- r roll :
- Dynamic rolling radius [m]
- r eff :
- Effective brake disc radius or the distance between the wheel axle and the brake piston axle [m]
- p:
- Brake pressure [bar] or [daN / cm 2 ]
- A BK :
- Brake piston area [cm 2 ]
- C *:
- Brake coefficient #
Der Bremsbelagreibwert
Für hydraulische Scheibenbremsen kann der Bremsbelagreibwert
Die Formel gilt im Übrigen genauso für by-wire Bremssysteme, wobei die Klemmkraft nicht das Produkt aus Bremsdruck und Kolbenfläche ist. Die Formel lautet für by-wire Scheibenbremssysteme also:
- m:
- Fahrzeugmasse in [daN]
- ax:
- Verzögerung in Längsrichtung [m/s2]
- rroll:
- Dynamischer Rollradius [m]
- reff:
- Effektiver Bremsscheibenradius [m]
- Fklemm:
- Klemmkraft des Bremssattels [daN]
- m:
- Vehicle mass in [daN]
- a x :
- Lag in longitudinal direction [m / s 2 ]
- r roll :
- Dynamic rolling radius [m]
- r eff :
- Effective brake disc radius [m]
- F clip :
- Clamping force of the caliper [daN]
Wenn die Topologie des by-wire Systems bekannt ist, also mit/ohne Selbstverstärkung, ist auch ein Zusammenhang der Klemmkraft und des Stroms möglich.If the topology of the by-wire system is known, ie with / without self-amplification, a connection of the clamping force and the current is possible.
Für hydraulische Trommelbremsen kann der Bremsbelagreibwert
- ABK:
- Bremskolbenfläche = Radzylinderfläche [cm2]
- k:
- Faktor, welcher von der internen Trommelbremsengeometrie abhängt
- A BK :
- Brake piston surface = wheel cylinder surface [cm 2 ]
- k:
- Factor, which depends on the internal drum brake geometry
Solange sich der Bremsbelagreibwert
Bei Robo-Taxis, also selbstfahrenden Taxis, wird die Fahraufgabe nicht mehr durch einen Fahrer ausgeführt, sondern durch eine künstliche Intelligenz. Folglich gibt es bei solchen Fahrzeugen auch kein Lenkrad und keine Pedale. Alle sich an Bord befindende Personen sind Passagiere. Dabei können die Kosten pro gefahrenen Kilometer gesenkt werden.In Robo taxis, ie self-driving taxis, the driving task is no longer carried out by a driver, but by an artificial intelligence. Consequently, there is no steering wheel and pedals in such vehicles. All persons on board are passengers. The costs per kilometer driven can be reduced.
Beim hochautomatisierten oder autonomen Fahren hat der Fahrer nicht mehr die Aufgabe sein Fahrzeug, und somit auch sein Bremssystem zu überwachen. Er bekommt in diesem Fall kein Gefühl, ob die Bremsanlage noch einwandfrei funktioniert. Das Fahrzeug merkt jedoch nicht, dass es z.B. überdurchschnittlich stark bremsen soll - weil z.B. der Bremsbelagreibwert nur noch 0,2 beträgt - und fährt einfach weiter.In highly automated or autonomous driving, the driver no longer has the task to monitor his vehicle, and thus also his braking system. He gets in this case, no feeling whether the brake system is still working properly. However, the vehicle does not notice that it is e.g. above-average braking - because, for example, the brake pad friction coefficient is only 0.2 - and just continue driving.
Da der vom Fahrer eingeleitete Bremsdruck auf alle vier Räder verteilt wird, ist ein Monitoring des Bremsbelagreibwerts über die o.g. Formel in Fahrzeugen mit hydraulischer Bremsanlage nur bedingt möglich. Die konstanten Werte für die Bremskolbenfläche ABK und den effektiven Scheibenradius reff sind für die Vorder- und Hinterachse unterschiedlich. Somit kann der Bremsbelagreibwert
Durch den hier vorgestellten Ansatz kann, insbesondere bei autonomen Fahrzeugen, wie Robotaxis, der Bremsbelagreibwert über die Lebenszeit durch regelmäßige Messungen, also Bremsungen überwacht beziehungsweise gemonitort werden. Für hochautomatisierte Fahrzeuge ist dies auch möglich, allerdings mit kleinen Einschränkungen.By the approach presented here, especially in autonomous vehicles, such as Robotaxis, the brake pad friction coefficient can be monitored or monitored over the lifetime by regular measurements, ie braking. For highly automated vehicles, this is also possible, but with small restrictions.
Bei dem hier vorgestellten Ansatz wird insbesondere bei autonomen Fahrzeugen regelmäßig eine Teilbremsung ohne Rekuperation durchgeführt. Dabei gelten folgende Bedingungen. In the approach presented here, a partial braking without recuperation is regularly carried out, especially in autonomous vehicles. The following conditions apply.
Das Fahrzeug wird nur mit einer Achse gebremst. Dadurch sind die konstanten Werte für die Bremskolbenfläche ABK und den effektiver Scheibenradius reff eindeutig.The vehicle is only braked with one axle. As a result, the constant values for the brake piston area A BK and the effective wheel radius r eff are unambiguous.
Das Fahrzeug solle vorzugsweise unbemannt und unbeladen fahren. Dann ist die Masse genau bekannt und konstant, insbesondere wenn das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug ohne Tank ist.The vehicle should preferably drive unmanned and unloaded. Then the mass is accurately known and constant, especially if the vehicle is an electric vehicle without a tank.
Die Straße sollte idealerweise eben sein und ihr Reibwert ausreichend hoch, um eine Teilbremsung, beispielsweise mit 0,5 g zu ermöglichen.Ideally, the road should be flat and its coefficient of friction high enough to permit partial braking, for example at 0.5 g.
Der Schritt
Im Schritt
Somit ist die relevante Längsverzögerung ax relevant gleich der während der Bremsung gemessenen Längsverzögerung ax während der Bremsung gemessen minus der vor der Bremsung gemessenen Längsverzögerung ax vor der Bremsung gemessen.Thus, the relevant longitudinal deceleration a x is equal to the relevant measured during the braking longitudinal deceleration a x measured during braking measured minus the measured before braking longitudinal deceleration a x before braking.
Beim Einleiten der Bremsung mit einer definierten Soll-Bremskraft ist die Bremsung nicht von langer Dauer. Typisch ist ca. eine Sekunde für die Ermittlung der Längsverzögerung ax vor der Bremsung und ebenso viel für die Ermittlung der Längsverzögerung ax während der Bremsung.When braking is initiated with a defined nominal braking force, the braking is not of long duration. It is typical about one second for the determination of the longitudinal deceleration a x before braking and as much for the determination of the longitudinal deceleration a x during braking.
Des Weiteren kann ein Unterschied im Bremsbelagreibwert zwischen der rechten und linken Seite an einer Achse ermittelt werden. Dazu kann beispielsweise eine Achse gebremst werden. Neben der Längsverzögerung ax wird auch der Gierwinkel Ωz beziehungsweise die Gierrate gemessen. Wenn der Gierwinkel Ωz ungleich null ist, zieht das Fahrzeug beim Bremsen schief.Furthermore, a difference in brake pad friction between the right and left sides of an axle can be determined. For this purpose, for example, an axle can be braked. In addition to the longitudinal deceleration a x , the yaw angle Ω z or the yaw rate is also measured. If the yaw angle Ω z is not equal to zero, the vehicle pulls when braking wrong.
Vorteilhafterweise ist dafür die Straße sehr eben und fällt z.B. nicht zum Bordstein ab. Die Belagreibwertunterschiedsermittlung kann entweder bei einer Geradeausbremsung, d.h. bei einem Lenkwinkel gleich 0° oder bei Kurvenfahrt erfolgen, wobei bei der Kurvenfahrt diese Lenkeffekte in der Berechnung mitberücksichtigt werden. Die Belagreibwertunterschiedsermittlung erfolgt dabei ohne störende gierratenanregenden Aktuatoreingriffe, z.B. von Torquevectoring oder Differentialsperrenansteuerungen.Advantageously, for this the road is very flat and falls e.g. not off to the curb. The pad friction coefficient differential detection can be performed either during straight braking, i. take place at a steering angle equal to 0 ° or when cornering, wherein when cornering these steering effects are taken into account in the calculation. The pad friction coefficient difference determination takes place without disturbing yaw rate-stimulating actuator interventions, e.g. Torquevectoring or differential lock controls.
In einem Ausführungsbeispiel wird gezielt nur ein Rad gebremst, um ein Schiefziehen bewusst zu erzeugen. Der Bremsbelagreibwert
Alternativ kann aktiv gegengelenkt werden, um das Schiefziehen zu kompensieren. Das Fahrzeug fährt dann geradeaus. Ausgewertet wird der Lenkwinkel, der erforderlich ist, um eine Geradeaus-Bremsung zu realisieren. Verglichen werden die erzeugten Lenkwinkel aus den jeweiligen Einzelradbremsungen an der Vorderachse, das Gleiche gilt für die Hinterachse.Alternatively, it can be actively counteracted to compensate for the skewing. The vehicle then drives straight ahead. The steering angle, which is necessary to realize a straight-ahead braking, is evaluated. The generated steering angles are compared from the respective individual wheel brakes on the front axle, the same applies to the rear axle.
Falls es sich um ein Fahrzeug handelt, das radindividuelle oder radnahe E-Maschinen hat, können diese Aktuatoren in ihrer Eigenschaft als Torquevectoringsteller verwendet werden, um das Schiefziehen zu kompensieren. Das Fahrzeug fährt dann geradeaus. Ausgewertet wird das Differenzmoment der Rader der Achse, das erforderlich ist, um eine Geradeaus-Bremsung zu realisieren. Verglichen werden die erzeugten Differenzmomente aus den jeweiligen Einzelradbremsungen an der Vorderachse, das Gleiche gilt für die Hinterachse.In the case of a vehicle having wheel-individual or near-radome electric machines, these actuators may be used in their capacity as torque estimator to compensate for skewing. The vehicle then drives straight ahead. Evaluates the difference moment of the wheels of the axle, which is required to realize a straight-ahead braking. The differential moments generated are compared from the respective Einzelradbremsungen on the front axle, the same applies to the rear axle.
Die Reibwertkontrollmessung kann ohne definierte Soll-Bremskraft durchgeführt werden. Wenn unterschiedliche Soll-Bremskräfte oder Bremsdrücke eingestellt werden, kann die Robustheit der Reibbremse und insbesondere der Gesundheitszustand des Bremssystems bzgl. Des Bremsbelag beobachtet und überprüft werden.The Reibwertkontrollmessung can be performed without a defined target braking force. If different desired braking forces or braking pressures are set, the robustness of the friction brake and in particular the health of the brake system with respect. The brake pad can be observed and checked.
Beispielsweise wenn der Bremsbelagreibwert
Der hier vorgestellte Ansatz kann beim unbemannten Betrieb von Robotaxis oder für hochautomatisierte Fahrzeuge eingesetzt werden, allerdings sind kleine Anpassungen erforderlich.The approach presented here can be used for unmanned operation of Robotaxis or for highly automated vehicles, but small adjustments are required.
Bei einem autonomen Fahrzeug insbesondere einem Elektrofahrzeug ist die Masse immer gleich, wenn das Fahrzeug unbemannt fährt. Bei einem hochautomatisierten Fahrzeug wird bei der Ermittlung der Fahrzeugmasse m das Gewicht der Insassen geschätzt, da meistens keine Messeinrichtung vorhanden ist. Eine Anzahl der Insassen ist über Sitzmattensensoren o.ä. oder über eine Innenraumkamera gut ermittelbar. Informationen über Gepäck sind nicht vorhanden. Falls ein (semi-)aktives Fahrwerkregelsystem vorhanden ist, können Normalkräfte über eine geeignete Sensorik gemessen und/oder abgeschätzt werden.In an autonomous vehicle, in particular an electric vehicle, the mass is always the same when the vehicle is driving unmanned. In a highly automated vehicle, the weight of the occupants is estimated when determining the vehicle mass m, since in most cases no measuring device is present. A number of the occupants are about Sitzmattensorenoren o.ä. or via an interior camera well detectable. Information about luggage is not available. If a (semi-) active chassis control system is available, normal forces can be measured and / or estimated via suitable sensors.
Bei einem autonomen Fahrzeug sind Bremsungen mit nur einer Achse einfach möglich durch z.B. Schließung der Einlassventile. Bei einem hochautomatisierten Fahrzeug sind Bremsungen mit nur einer Achse einfach möglich durch z.B. Schließung der Einlassventile, wenn der Fahrer nicht fährt und das Bremspedal nicht betätigt.In an autonomous vehicle, braking with only one axle is easily possible by e.g. Closure of intake valves. In a highly automated vehicle, single axis braking is easily accomplished by e.g. Closing the intake valves when the driver is not driving and the brake pedal is not pressed.
Die Ermittlung der Längsverzögerung ax ist unter Verwendung des ESP Sensorclusters oder weiterer Längsverzögerungssensoren möglich. Die Längsverzögerung ax kann über das GPS plausibilisiert werden.The determination of the longitudinal delay a x is possible using the ESP sensor cluster or further longitudinal delay sensors. The longitudinal deceleration a x can be made plausible via the GPS.
Der hier vorgestellte Ansatz kann genauso für LKWs sowie Motorräder eingesetzt werden. Die Implementierung auf Motorräder ist noch einfacher, da das Vorderrad und Hinterrad unabhängig gebremst werden können.The approach presented here can also be used for trucks and motorcycles. The implementation on motorcycles is even easier, as the front and rear wheels can be braked independently.
Abschließend ist darauf hinzuweisen, dass Begriffe wie „aufweisend“, „umfassend“, etc. keine anderen Elemente oder Schritte ausschließen und Begriffe wie „eine“ oder „ein“ keine Vielzahl ausschließen. Bezugszeichen in den Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.Finally, it should be noted that terms such as "comprising," "comprising," etc., do not exclude other elements or steps, and terms such as "a" or "an" do not exclude a multitude. Reference signs in the claims are not to be considered as limiting.
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2017
- 2017-05-04 DE DE102017207476.0A patent/DE102017207476A1/en active Pending
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