DE102017209276B3

DE102017209276B3 - Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Bremssystems mit Antiblockiersystem sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE102017209276B3
Application number: DE102017209276.9A
Authority: DE
Inventors: Thomas Svensson
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-06-01
Filing date: 2017-06-01
Publication date: 2018-07-26
Anticipated expiration: 2037-06-02
Also published as: CN108973960A

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betrieb eines hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremssystems mit einem Antiblockiersystem mit mehreren, den zu bremsenden Rädern zugeordneten Bremszylindern und einer zentralen Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bremshydraulikdrucks, wobei dieser Bremshydraulikdruck auf die Bremszylinder verteilt und durch ABS-Eingriff für einzelne Bremszylinder oder eine Gruppe von Bremszylindern selektiv reduziert werden kann, wird bei einem für alle Räder wirksamen Einsatz des Antiblockiersystems der Druck der zentralen Druckerzeugungseinrichtung begrenzt (24). Der Druckbegrenzungswert wird dann, wenn ein niedriger Reibkoeffizient erkannt wird oder wenn bei dem vorliegenden ABS-Bremsvorgang ein Blockieren aller Räder erkannt wurde (16), auf den berechneten aktuellen Maximaldruckwert, der zu einem Blockieren aller Räder führen würde, plus einer Sicherheitsmarge gesetzt (20); ansonsten wird der aktuelle Maximaldruckwert ohne Sicherheitsmarge angesetzt (18).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Bremssystems mit Antiblockiersystem sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Kraftfahrzeug-Bremssysteme sind in vielfältigen Ausgestaltungen bekannt. Antiblockier-Bremssysteme (ABS-Systeme) sind heutzutage Teil einer elektronischen Fahrdynamikregelung (ESP), die für Neuwagen in der EU mittlerweile verpflichtend ist. Die Entwicklung bei Bremssystemen geht gegenwärtig von den klassischen hydraulischen Zweikreisbremssystemen mit Tandem-Hauptbremszylinder und hydraulischem Bremskraftverstärker zu elektromotorisch unterstützten Bremssystemen oder sogar sog. Brake-by-Wire-Systemen (BBW), bei denen gar keine mechanische bzw. hydraulische Verbindung mehr zwischen dem Bremspedal und den Bremsen besteht. Die letztgenannten Systeme ermöglichen grundsätzlich eine stärkere Einflussnahme auf das Bremssystem durch die Kraftfahrzeugsteuerungssysteme.
Bei starken Bremsvorgängen, insbesondere Notbremsungen, besteht das Ziel konventioneller Bremsanlagen in einem schnellen Bremsdruckaufbau, wobei der Bremsdruck im Rahmen der Spezifikationen der Bremsanlage auf hohe Werte ansteigen kann.
In vielen Fällen lässt sich die aus dem hohen Bremsdruck resultierende Bremswirkung jedoch nicht vollständig in eine entsprechende Verzögerung des Fahrzeugs umsetzen, da dies insbesondere von den jeweiligen Straßen- und Witterungsbedingungen und dem daraus resultierenden Reibungskoeffizienten oder Kraftschlussbeiwert µ abhängt. Kann die Bremskraft nicht mehr umgesetzt werden, kommt es zu einem Radschlupf oder einem Blockieren der Räder, dem bekanntermaßen durch das ABS mittels gezielter Reduktion der Bremskräfte an Einzelrädern oder einer Gruppe von Rädern entgegengewirkt wird.
Hinzu kommt, dass sich die Situation während eines Bremsvorganges dynamisch entwickeln kann, wenn z. B. von einer Fahrbahnoberfläche mit hohem µ (mit entsprechend guten Traktionsbedingungen) auf eine Fahrbahnoberfläche mit niedrigerem µ (d. h. schlechtere Traktionsbedingungen, z. B. Nässe, Schnee oder Eis etc.) gewechselt wird, sog. negativer µ-Sprung. Hierauf muss eine Fahrdynamikregelung sehr schnell reagieren, indem Niederdruck-Bremsfluidakkumulatoren leergepumpt werden, um einem Blockieren der Hinterradachse entgegenzuwirken.
Außerdem müssen die ABS-Aktuatoren Bremsdruck abbauen, um ein Blockieren der Einzelräder zu vermeiden, was bei hohen Bremsdrücken problematisch sein kann.
Schließlich führen hohe Bremsdrücke insbesondere bei niedrigeren µ-Werten zu einer unerwünschten Erhöhung der NVH-Werte (NVH = Geräusch, Vibrationen, Rauheit).
Aus der gattungsgemäßen DE 10 2011 076 675 A1 ist es bekannt, bei einem elektrohydraulischen Bremssystem für ein Kraftfahrzeug mit ABS eine Begrenzung des Drucks in einem Druckraum des hydraulischen Zylinders vorzunehmen, wenn das ABS für alle Räder aktiviert ist. In diesem Falle wird der besagte Druck auf eine abgeschätzte Blockiergrenze für die jeweiligen Räder zuzüglich eines zusätzlichen Druckbeitrages begrenzt.
Weitere Bremssysteme, bei denen eine Druckbegrenzung einer zentralen Druckquelle im Falle eines ABS-Einsatzes in verschiedenen Varianten offenbart wird, sind aus der DE 10 2011 077 329 A1 , der DE 10 2013 210 563 A1 , der DE 10 2013 218 330 A1 und der DE 10 2013 222 061 A1 bekannt.
Der Erfinder der vorliegenden Anmeldung hat erkannt, dass die Einstellung der Druckquelle auf den ermittelten Maximaldruck mit einer Sicherheitsmarge nicht immer zweckmäßig ist.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Betrieb eines Kraftfahrzeug-Bremssystems mit Antiblockiersystem sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen, mittels derer bei hohen Bremsdrücken und ABS-Einsätzen auftretende Probleme situativ angemessen berücksichtigt und damit vermieden werden.
Die Lösung der vorgenannten Aufgabe erfolgt mittels eines Verfahrens mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie einer verfahrensgemäß ausgebildeten Vorrichtung gemäß Patentanspruch 9.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betrieb eines hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremssystems mit einem Antiblockiersystem mit mehreren, den zu bremsenden Rädern zugeordneten Bremszylindern und einer zentralen Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bremshydraulikdrucks, wobei dieser Bremshydraulikdruck auf die Bremszylinder verteilt und durch ABS-Eingriff für einzelne Bremszylinder oder eine Gruppe von Bremszylindern selektiv reduziert werden kann, ist vorgesehen, dass bei Einsatz des Antiblockiersystems der Druck der zentralen Druckerzeugungseinrichtung auf einen vorgegebenen Druckgrenzwert begrenzt wird.
Hierzu wird zunächst ein aktueller Maximaldruckwert aus einer Abschätzung der Druckwerte, bei denen die vom Antiblockiersystem bremsgesteuerten Räder jeweils zu blockieren drohen, bestimmt, wobei aus diesen Druckwerten der maximale Druckwert ausgewählt wird. Die genannten Druckwerte, bei denen ein Blockieren der Räder droht, werden zur Steuerung des Antiblockiersystems ohnehin benötigt und können daher bevorzugt von einer ABS-Steuereinheit bereitgestellt werden.
Im Rahmen der Erfindung wird die zentrale Druckerzeugungseinrichtung weder stets unterhalb des aktuellen Maximaldruckwerts und auch nicht stets unterhalb des aktuellen Maximaldruckwerts zuzüglich eines Sicherheitszuschlages gehalten, sondem es wird situativ zwischen diesen beiden Betriebsmodi eines ABS-Betriebes umgeschaltet.
Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, dass in bestimmten ABS-Einsatzfällen nicht mehr als der aktuell benötigte maximale Bremsdruck bereitgestellt werden sollte. Damit kann dann der Bremsaktuator mit dem höchsten Druckbedarf mehr oder weniger direkt durch die Druckerzeugungseinrichtung angesteuert werden. Höhere Drücke sind nachteilig, da diese notwendige Korrektureingriffe des ABS oder des ESP, die ein Lösen einer Bremse beinhalten, erschweren und/oder verzögern, da hierfür ein entsprechender Druckabbau erforderlich ist. Außerdem kann durch niedrigere Bremsdrücke das NVH-Niveau verbessert werden und Energie gespart werden, was in diesem Falle nicht zu Lasten der Fahrsicherheit geht. Bei einer derartigen Druckbegrenzung auf den ermittelten Maximaldruckwert handelt es sich um den bevorzugten Regelungsmodus, d.h. um eine Art Default-Modus.
Es gibt jedoch auch Szenarien, bei denen ein höherer Druck der zentralen Druckerzeugungseinrichtung angebracht ist. In diesem Falle sollte der ermittelte aktuelle Maximaldruck um einen vorgegebenen Sicherheitszuschlag erhöht werden und der zentralen Druckerzeugungseinheit dieser Druck als Druckgrenzwert vorgegeben werden.
Dies ist insbesondere dann angezeigt, wenn das Rad mit dem höchsten Bremsdruckbedarf ebenfalls ein Blockieren zeigt. Dieser Umstand deutet nämlich auf komplexe Bremsverhältnisse (insbesondere Änderungen beim Reibungskoeffizienten oder verschiedene Reibungskoeffizienten für unterschiedliche Räder, sog. „Split-Mue“) hin.
In diesem Falle ist es zweckmäßig, eine Erhöhung des bereitgestellten Drucks über den aktuell tatsächlich benötigten Druck zuzulassen, was dann eine Druckregelung für sämtliche Räder über eine Ventilansteuerung bedeutet; im Gegensatz zu der vorstehend beschriebenen Situation, bei der das Rad mit dem höchsten Bremsbedarf im Wesentlichen über den Druck der Druckerzeugungseinheit direkt gesteuert wird. Mit der höheren Druckgrenze wird jedoch eine schnellere Reaktion ermöglicht.
Dieser Modus kann dann bis zum Abschluss des ABS-Bremsvorganges oder für eine bestimmte Zeit beibehalten werden.
Eine weitere Situation für eine derartige Regelung mit erhöhtem Druck (d.h. mit Sicherheitszuschlag) liegt bei Erkennung besonders niedriger Reibwerte vor, insbesondere solche Reibwerte, die auf Glatteisbedingungen hindeuten. In diesem Falle wird - bevorzugt unabhängig davon, ob das vorstehend genannte Kriterium des Blockierens aller Räder einmal erfüllt war oder nicht - ebenfalls für die Dauer der detektierten sog. „Low-Mue“-Situation der Vorgabedruck erhöht.
Der genannte Sicherheitszuschlag beträgt vorzugsweise 10 bis 25 bar und gewährleistet damit eine ausreichende Bremsdruckreserve für plötzliche Änderungen der Bremsverhältnisse, wie z. B. aufgrund einer Verbesserung des Traktionsverhaltens der Straßenoberfläche. In diesem Falle steht durch den Sicherheitszuschlag stets ausreichend Bremsdruck zur Verfügung, bis vorzugsweise im Rahmen einer turnusmäßigen Neuberechnung ein höherer Maximaldruckwert aufgrund aktualisierter ABS-Daten bestimmt ist, so dass danach wieder der volle Sicherheitszuschlag zur Verfügung steht. Der Sicherheitszuschlag kann auch so hoch angesetzt werden (z.B. 200 bar), dass in dem Modus mit höherer Druckgrenze faktisch gar keine Druckgrenze mehr aktiv ist, da die entsprechenden Bremsgrenzdrücke im Normalbetrieb gar nicht mehr erreichbar sind.
Vorzugsweise wird die Maximaldruckbegrenzung nur vorgenommen, wenn die Bremszylinder aller Räder des Kraftfahrzeuges vom Antiblockiersystem angesteuert werden. Wenn dagegen nur einzelne Räder vom ABS angesteuert werden, dann würde eine Maximaldruckbegrenzung die Bremswirkung bei den nicht vom ABS beeinflussten Rädern ggf. beeinträchtigen.
In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der von einem Fahrer mit einem Fahrzeugbremspedal vorgegebene Bremsdruckwert zeitweise höher als der vorgegebene Maximaldruckwert sein. D. h., es findet eine Limitierung des Fahrerwunsches statt, die jedoch aufgrund der ABS-Aktivitäten für sich genommen keine fühlbaren Auswirkungen hat; die Aktivitäten des ABS-Systems sind für den Fahrer ja in der Regel wahrnehmbar.
In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die zentrale Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bremshydraulikdrucks als hydraulischer Bremszylinder mit elektromotorischer Bremskraftunterstützung ausgebildet, wobei die Druckbegrenzung durch Beeinflussung der elektromotorischen Bremskraftunterstützung erfolgt. Derartige Bremssysteme mit elektromotorischer Bremskraftunterstützung erlauben einen relativ weitgehenden Eingriff in die Bremsdruckkurve.
Noch einfacher gestaltet sich die Implementierung der Erfindung, wenn die zentrale Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bremshydraulikdrucks als Bremssystem mit mechanisch entkoppeltem Bremspedal (Brake-By-Wire-System) ausgebildet ist. In diesem Falle kann die Druckbegrenzung rein softwaremäßig vorgenommen werden.
Weiterhin können in einer Ausgestaltung bei Änderung des Druckgrenzwertes die Bremsdruckveränderungen über einen vorgegebenen Zeitraum kontinuierlich durchgeführt werden, um zu sprunghafte Drucktransienten und Überschwingeffekte zu vermeiden. Die Druckbegrenzung für die zentrale Druckerzeugungseinheit kann hierzu einen zeitabhängigen Dämpfungsterm aufweisen. Eine derartige Dämpfung beeinträchtigt die Bremsperfomance des Systems grundsätzlich nicht, weil der Drucksollwert in jedem Falle mindestens dem aktuell benötigten Druck entspricht.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielhaft näher erläutert.
Die einzige 1 zeigt ein schematisches Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens. Dieses wird üblicherweise als Hintergrundschleife im Rahmen einer mikroprozessorgestützten Bremssteuerung ausgeführt. Einzelne Schritte des Verfahrens können - sofern technisch sinnvoll - auch ausgelassen, durch andere Schritte ergänzt oder in ihrer Reihenfolge verändert werden.
Nach dem Beginn 10 des Verfahrens wird in Schritt 12 abgefragt, ob sich das Bremssystem in einem ABS-Modus für alle vier Räder befindet. Andernfalls wird bis zum Vorliegen dieser Bedingung gewartet. Selbstverständlich kann die Routine auch als Teil einer entsprechenden Vierrad-ABS-Steuerroutine implementiert und mit dieser aufgerufen werden; dann erübrigt sich ggf. die Abfrage 12.
Alternativ ist auch ein Einsatz der Erfindung bei anderen Zuständen, bei denen eine Begrenzung des Bremsdruckes absehbar ist, z. B. bei bestimmten ESP-Zuständen, denkbar.
Sofern ein Vierrad-ABS-Modus vorliegt, wird in Schritt 14 für jedes einzelne der vier Räder der Bremsdruck abgeschätzt, der zu einem Blockieren des Rades führen würde. Hierzu sind im Rahmen der ABS-Steuerung verschiedene Methoden bekannt, insbesondere mittels Messung und Auswertung des aktuellen Radschlupfes.
In der Abfrage 16 wird dann entschieden, ob die Druckgrenze gleich dem Maximalwert der in Schritt 14 bestimmten Einzel-Blockierbremsdrücke (vgl. Schritt 18) oder gleich diesem Maximalwert plus einer Sicherheitsmarge von typischerweise 10 bis 25 bar (vgl. Schritt 20) gesetzt wird. Dies hängt gemäß der Abfrage 16 davon ab, ob entweder ein niedriger Reibungskoeffizient („Low-Mue“) detektiert wurde, der auf Glatteisbedingungen hindeutet. Als alternatives Kriterium („oder“-Verknüpfung) wird berücksichtigt, ob während des aktuellen ABS-Bremsvorganges ein Blockieren sämtlicher Räder aufgetreten ist. Sobald dieser Zustand einmal erkannt wurde oder solange die Low-Mue-Bedingungen detektiert werden, wird der weitere ABS-Vorgang gemäß Schritt 20 mit einer höheren Druckgrenze durchgeführt, ansonsten mit der niedrigeren Druckgrenze gemäß Schritt 18.
In Schritt 22 wird diese Druckgrenze angewandt, indem überprüft wird, ob der aktuelle Druck der zentralen Druckerzeugungseinrichtung (mittels eines Drucksensors gemessen) die Druckgrenze überschritten hat.
Wenn ja, wird in Schritt 24 der Bremsdruck auf die Druckgrenze reduziert.
Bei einem elektrisch unterstützten Bremssystem wird hierzu ein Elektromotor eine entsprechende Korrektur des Druckes durch Einfluss auf den Hauptbremszylinder oder über einen Zusatzzylinder bewirken. Bei einem BBW-System kann die Anpassung rein softwaremäßig über eine Stellwertbegrenzung erfolgen.
Anschließend beginnt das Verfahren erneut bei Schritt 10, um evtl. Änderungen der ABS-Einsatzbedingungen (z. B. Änderungen des µ-Wertes, Deaktivierung des ABS-Systems) zu berücksichtigen. Falls die Bedingungen für die Bremsdruckreduzierung nicht mehr erfüllt sind (z. B. Ende des ABS-Modus), wird diese deaktiviert (nicht dargestellt).

Claims

Verfahren zum Betrieb eines hydraulischen Kraftfahrzeug-Bremssystems mit einem Antiblockiersystem mit mehreren, den zu bremsenden Rädern zugeordneten Bremszylindern und einer zentralen Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bremshydraulikdrucks, wobei dieser Bremshydraulikdruck auf die Bremszylinder verteilt und durch ABS-Eingriff für einzelne Bremszylinder oder eine Gruppe von Bremszylindern selektiv reduziert werden kann, bei dem bei Einsatz des Antiblockiersystems der Druck der zentralen Druckerzeugungseinrichtung auf einen vorgegebenen Maximaldruckwert begrenzt (24) wird, wobei der vorgegebene Maximaldruckwert aus einer Abschätzung (14) der Druckwerte, bei denen die vom Antiblockiersystem bremsgesteuerten Räder jeweils zu blockieren drohen, berechnet wird, wobei aus diesen Druckwerten der maximale Druckwert ausgewählt wird, dadurch gekennzeichnet, dass fahrsituationsabhängig für das Antiblockiersystem wenigstens zwei verschiedenen Betriebsmodi ausgewählt werden können, nämlich a) ein erster Betriebsmodus, bei dem der Druck der zentralen Druckerzeugungseinrichtung näherungsweise auf den berechneten Maximaldruckwert begrenzt wird (18), und b) ein zweiter Betriebsmodus, bei dem der Druck der zentralen Druckerzeugungseinrichtung auf den berechneten Maximaldruckwert zuzüglich eines Sicherheitszuschlages (20) begrenzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wahl der Betriebsmodi (16) wenigstens abhängig von einem detektierten Reibwert erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Betriebsmodus anstelle des ersten Betriebsmodus gewählt wird, wenn ein Reibwert erkannt wird, der derart gering ist, dass dies Glatteisbedingungen anzeigt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in den zweiten Betriebsmodus anstelle des ersten Betriebsmodus übergegangen wird, falls bei sämtlichen Rädern ein Blockieren detektiert wurde (16).
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherheitszuschlag 10 bis 25 bar beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der von einem Fahrer mit einem Fahrzeugbremspedal vorgegebene Bremsdruckwert zeitweise höher als die vorgegebene Druckgrenze sein kann.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bremshydraulikdrucks als hydraulischer Bremszylinder mit elektromotorischer Bremskraftunterstützung ausgebildet ist, wobei die Druckbegrenzung durch Beeinflussung der elektromotorischen Bremskraftunterstützung erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Druckerzeugungseinrichtung zur Erzeugung eines Bremshydraulikdrucks als Bremssystem mit mechanisch entkoppeltem Bremspedal (BBW, Brake-By-Wire-System) ausgebildet ist.
Hydraulisches Kraftfahrzeug-Bremssystem mit einem Antiblockiersystem, dadurch gekennzeichnet, dass dieses zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.