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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung eines hydraulischen Bremssystems in einem Fahrzeug, wobei das Bremssystem mit mindestens einer ansteuerbaren Hydraulikpumpe zur veränderlich einstellbaren Bremskraftverstärkung in Radbremseinheiten an Rädern der Vorderachse und der Hinterachse des Fahrzeugs ausgestattet ist.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2009 046 339 A1 ist ein hydraulisches Bremssystem in einem Fahrzeug mit zwei Bremskreisen zur Versorgung von Radbremseinheiten an der Vorderachse und der Hinterachse mit hydraulischem Bremsfluid bekannt. Die Bremskreise sind an einen gemeinsamen Hauptbremszylinder angeschlossen, aus dem bei einer Betätigung des Bremspedals das Bremsfluid in die Bremskreise gefördert wird.
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In jedem Bremskreis befindet sich eine Hydraulikpumpe, die Bestandteil eines Antiblockiersystems bzw. eines elektronischen Stabilitätsprogramms ist, über das ein selbsttätiger Eingriff in das Bremssystem durchführbar ist. Bei aktivierter Hydraulikpumpe wird Bremsfluid aus dem Hauptbremszylinder in die Bremskreise gefördert.
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Offenbarung der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf die Ansteuerung eines hydraulischen Bremssystems in einem Fahrzeug, wobei das Bremssystem mit mindestens einer ansteuerbaren Hydraulikpumpe zur veränderlich einstellbaren Bremskraftverstärkung in Radbremseinheiten an den Rädern der Vorderachse und der Hinterachse des Fahrzeugs ausgestattet ist. Im Bremsfall wird Bremsfluid von der Hydraulikpumpe zu den Radbremseinheiten gefördert. Der Bremsfall wird entweder durch eine Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer oder selbsttätig ausgelöst, beispielsweise über ein Fahrerassistenzsystem. Der hydraulische Bremsdruck kann individuell an den verschiedenen Radbremseinheiten eingestellt werden, insbesondere durch eine entsprechende Ventilbetätigung in den Radbremseinheiten.
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Vorteilhafterweise ist das Bremssystem mit zwei Bremskreisen ausgestattet, wobei in jedem Bremskreis zwei Radbremseinheiten an jeweils einem Rad des Fahrzeugs liegen. In Betracht kommt eine Vorderachs-Hinterachs-Aufteilung der beiden Bremskreise, bei der der Vorderachs-Bremskreis die beiden Radbremseinheiten an den Rädern der Vorderachse und der Hinterachs-Bremskreis die beiden Radbremseinheiten an den Rädern der Hinterachse umfasst. Alternativ kommt auch eine X-Aufteilung der Bremskreise in Betracht, bei der in einem ersten Bremskreis die Radbremseinheiten am linken Vorderrad und am rechten Hinterrad und im zweiten Bremskreis die Radbremseinheiten am rechten Vorderrad und am linken Hinterrad angeordnet sind.
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Das Bremssystem umfasst mindestens eine Hydraulikpumpe, vorteilhafterweise mehrere Hydraulikpumpen, über die der hydraulische Bremsdruck an den verschiedenen Radbremseinheiten einstellbar ist. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für den Fall, dass der hydraulische Bremsdruck in den Radbremseinheiten an der Hinterachse auf einen Maximalwert begrenzt ist, was insbesondere zur Vermeidung eines Radblockierens der Hinterräder erfolgt, der hydraulische Bremsdruck in den Radbremseinheiten an der Vorderachse erhöht. Hierdurch wird die Begrenzung der Radbremskraft an den Hinterrädern, verursacht durch die Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse auf den Maximalwert, zumindest teilweise, gegebenenfalls vollständig kompensiert.
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Der hydraulische Bremsdruck in den Radbremseinheiten an der Vorderachse wird so weit erhöht, dass eine Fahrzeug-Zielbremskraft erreicht wird. Die Fahrzeug-Zielbremskraft bezieht sich auf das Fahrzeug und umfasst sowohl die Bremskraft, die in den Radbremseinheiten an der Vorderachse erzeugt wird, als auch die Bremskraft, die in den Radbremseinheiten an der Hinterachse erzeugt wird. Es ist somit möglich, trotz der Limitierung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse, was insbesondere zur Vermeidung eines Radblockierens an den Rädern der Hinterachse durchgeführt wird, eine hohe Fahrzeug-Zielbremskraft zu erreichen. Die Zielbremskraft entspricht beispielsweise derjenigen Gesamtbremskraft, die auf das Fahrzeug ohne Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse wirken würde. Dementsprechend kompensiert die Erhöhung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Vorderachse die Limitierung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse in vollständiger Weise und führt zu der gleichen Gesamtbremskraft wie ohne Begrenzung des Bremsdrucks an der Hinterachse.
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In einer alternativen Ausführung unterscheidet sich die Fahrzeug-Zielbremskraft, die bei Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse auf das Fahrzeug wirkt, von der Gesamtbremskraft, die ohne Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse gilt. Es ist insbesondere möglich, dass die Fahrzeug-Zielbremskraft kleiner ist als die Gesamtbremskraft. Hierdurch kann eine Fahrzeuginstabilität, beispielsweise durch ein Radblockieren der Vorderräder vermieden werden.
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Ein weiterer Vorteil der Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse und der mindestens teilweisen Kompensation durch Erhöhung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Vorderachse liegt in einem verbesserten Bremspedalverhalten und einem subjektiv angenehmeren Bremspedalgefühl bei der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer. Durch die Limitierung des Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse führt der Volumenstrom an Bremsflüssigkeit, der insbesondere aus einem Hauptbremszylinder des Bremssystems entnommen wird, ohne Kompensationsverhalten zu einer Verhärtung des Bremspedals während einer Bremspedalbetätigung. Über den Hauptbremszylinder werden insbesondere beide Bremskreise des Bremssystems mit Bremsfluid versorgt. Durch die mindestens teilweise Kompensation, welche über die Erhöhung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Vorderachse erreicht wird, wird zusätzliches Bremsfluid aus dem Hauptbremszylinder entnommen, wodurch eine Verhärtung des Bremspedals vermieden oder zumindest reduziert werden kann. Sofern das Bremsfluidvolumen, welches zusätzlich zu den Radbremseinheiten an der Vorderachse geleitet wird, gleich groß ist wie das Bremsfluidvolumen, das durch die Begrenzung in den Radbremseinheiten an der Hinterachse im Hauptbremszylinder verbleibt, ändert sich durch die erfindungsgemäße Vorgehensweise mit Limitierung des Bremsdrucks an der Hinterachse und Erhöhung des Bremsdrucks an der Vorderachse nichts im subjektiven und objektiven Verhalten des Bremspedals. Sofern sich die Bremsfluidvolumina unterscheiden, kann sich gegebenenfalls auch geringfügig das subjektive und objektive Bremspedalverhalten ändern, wobei die Änderung gering ausfällt im Vergleich zu einer Betätigung ohne Kompensationsverhalten.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung wird ein größeres Bremsfluidvolumen an die Radbremseinheiten an der Vorderachse des Fahrzeugs geleitet als durch die Limitierung in den Radbremseinheiten an der Hinterachse eingespart wird. In diesem Fall kann eine höhere Fahrzeug-Zielbremskraft als die Gesamtbremskraft ohne Limitierung an der Hinterachse und ohne Erhöhung an der Vorderachse erreicht werden.
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Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse aufgehoben, wenn ein Fahrzeugrad zu blockieren droht. Stattdessen wird ein Anti-Blockier-System (ABS) aktiviert, das an allen Radbremseinheiten sowohl an der Vorderachse als auch an der Hinterachse für eine Regelung des hydraulischen Bremsdrucks sorgt und insbesondere ein Blockieren jedes Fahrzeugrades verhindert.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung erfolgt der Bremsdruckaufbau im Bremssystem mithilfe eines elektrisch betätigbaren Bremskraftverstärkers. Dieser Bremskraftverstärker kann einen Elektromotor umfassen, der vorzugsweise über ein Getriebe den Hauptbremszylinder betätigt (iBooster).
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Über die Ansteuerung des Elektromotors kann im Regelfall eine gewünschte Bremskraftverstärkung erzielt werden. Erreicht der Bremswunsch - vorgegeben vom Fahrer oder von einem Fahrerassistenzsystem - die Verstärkungsgrenze des elektrisch betätigbaren Bremskraftverstärkers, so ist eine Verstärkung über die Verstärkungsgrenze hinaus durch den Bremskraftverstärker nicht möglich. In diesem Fall kann eine weitere Hydraulikpumpe im Bremssystem aktiviert werden, beispielsweise eine Hydraulikpumpe eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP). Durch die Betätigung der zusätzlichen Hydraulikpumpe wird Bremsfluidvolumen aus dem Hauptbremszylinder abgesaugt und für den gewünschten Druckaufbau in den Radbremseinheiten an den Rädern genutzt.
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Die Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse wird vorzugsweise zur Vermeidung eines Radblockierens der Hinterräder durchgeführt. In dieser Situation wird der von der ESP-Hydraulikpumpe entnommene Bremsfluidvolumenstrom aus dem Hauptbremszylinder verringert, was zu den vorbeschriebenen Folgen mit der Verhärtung des Bremspedals und der Reduzierung der Bremskraft führt. Die Kompensation erfolgt durch Erhöhen des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Vorderachse, was ebenfalls vorzugsweise über die ESP-Hydraulikpumpe, verbunden mit einer entsprechenden Ansteuerung der Ventile in den Radbremseinheiten durchgeführt wird.
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Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein hydraulisches Bremssystem in einem Fahrzeug zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens. Das hydraulische Bremssystem ist vorteilhafterweise mit einem elektrisch betätigbaren Bremskraftverstärker sowie mit einem ESP-System ausgestattet, das eine ESP-Hydraulikpumpe, insbesondere pro Bremskreis jeweils eine ESP-Hydraulikpumpe umfasst. Die verschiedenen Komponenten des Bremssystems werden von einem Steuergerät angesteuert, das ebenfalls Bestandteil des Bremssystems sein kann.
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
- 1 einen hydraulischen Schaltplan eines Fahrzeugbremssystems,
- 2 ein Ablaufschema mit Verfahrensschritten zur Bremskrafterzeugung bei Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks an Radbremseinheiten an der Hinterachse des Fahrzeugs.
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Das im Hydraulikschaltplan gemäß 1 dargestellte hydraulische Bremssystem 1 in einem Fahrzeug weist zwei über Kreuz angeordnete Bremskreise 2 und 3 auf. Der erste Bremskreis 2 ist als Vorderachs-Bremskreis und der zweite Bremskreis 3 als Hinterachs-Bremskreis ausgebildet, die Bremskreise 2, 3 dienen zur Versorgung von Radbremseinheiten 8 und 9 an den Rädern vorne links und vorne rechts bzw. 10 und 11 an den Rädern hinten links und hinten rechts mit hydraulischem Bremsfluid.
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Alternativ kommt auch eine Über-Kreuz-Aufteilung der Bremskreise 2 und 3 in Betracht, bei denen die Radbremseinheiten 8 und 9 an den Rädern vorne links und hinten rechts und die Radbremseinheiten 10 und 11 an den Rädern vorne rechts und hinten links angeordnet sind.
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Die beiden Bremskreise 2, 3 sind an einen gemeinsamen Hauptbremszylinder 4 angeschlossen, der über einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit Bremsfluid versorgt wird. Der Hauptbremszylinder 4 wird vom Fahrer über das Bremspedal 6 betätigt, der vom Fahrer ausgeübte Pedalweg wird über einen Pedalwegsensor 7 gemessen. Zwischen dem Bremspedal 6 und dem Hauptbremszylinder 4 befindet sich ein elektrisch betätigbarer Bremskraftverstärker 16, der beispielsweise einen Elektromotor umfasst, welcher bevorzugt über ein Getriebe den Hauptbremszylinder 4 betätigt (iBooster).
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In jedem Bremskreis 2, 3 ist ein Umschaltventil 12 angeordnet, das im Strömungsweg zwischen dem Hauptbremszylinder und den jeweiligen Radbremseinheiten 8 und 9 bzw. 10 und 11 liegt. Die Umschaltventile 12 sind in ihrer stromlosen Grundstellung geöffnet. Jedem Umschaltventil 12 ist ein parallel geschaltetes Rückschlagventil zugeordnet, das in Richtung der jeweiligen Radbremseinheiten durchströmbar ist.
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Zwischen den Umschaltventilen 12 und den jeweiligen Radbremseinheiten 8, 9 bzw. 10, 11 befinden sich Einlassventile 13, denen Rückschlagventile zugeordnet sind, welche in Gegenrichtung, also von den Radbremseinheiten in Richtung zum Hauptbremszylinder durchströmbar sind. Die Einlassventile 13 an den Vorderrädern des Fahrzeugs sind stromlos geöffnet, die Einlassventile 13 an den Hinterrädern des Fahrzeugs sind im stromlosen Zustand geschlossen, sie werden jedoch mit dem Übersteigen eines definierten Differenzdrucks in Öffnungsstellung versetzt (differenzdruckabhängig stromlos geschlossen).
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Jeder Radbremseinheit 8, 9 bzw. 10, 11 ist jeweils ein Auslassventil 14 zugeordnet, das stromlos geschlossen ist. Die Auslassventile 14 sind jeweils mit der Saugseite einer Pumpeneinheit 15 verbunden, die in jedem Bremskreis 2, 3 eine Pumpe 18 bzw. 19 aufweist. Der Pumpeneinheit ist ein gemeinsamer elektrischer Antriebs- bzw. Pumpenmotor 22 zugeordnet, der über eine Welle 23 beide Pumpen 18 und 19 betätigt. Die Druckseite der Pumpe 18 bzw. 19 ist an einen Leitungsabschnitt zwischen dem Umschaltventil 12 und den beiden Einlassventilen 13 pro Bremskreis angeschlossen.
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Die Saugseiten der Pumpen 18 und 19 sind jeweils mit einem Haupt- bzw. Hochdruckschaltventil 24 verbunden, das an den Hauptbremszylinder 4 hydraulisch angeschlossen ist. Bei einem fahrdynamischen Regeleingriff können für einen schnellen Bremsdruckaufbau die im stromlosen Zustand geschlossenen Hauptschaltventile 24 geöffnet werden, so dass die Pumpen 18 und 19 unmittelbar aus dem Hauptbremszylinder 4 Hydraulikfluid ansaugen. Dieser Bremsdruckaufbau kann unabhängig von einer Betätigung des Bremssystems durch den Fahrer durchgeführt werden. Die Pumpeneinheit 15 mit den beiden Einzelpumpen 18 und 19, dem elektrischen Pumpenmotor 22 und der Welle 23 kann zu einem Fahrerassistenzsystem gehören und bildet ein elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP-System), das insbesondere zur Fahrzeugstabilisierung aktiviert wird.
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Zwischen den Auslassventilen 14 und der Saugseite der Pumpen 18 und 19 befindet sich pro Bremskreis 2, 3 ein Hydrospeicher 25, der zur Zwischenspeicherung von Bremsflüssigkeit dient, welche während eines fahrdynamischen Eingriffs durch die Auslassventile 14 aus den Radbremseinheiten 8, 9 bzw. 10, 11 ausgelassen wird. Jedem Hydrospeicher 25 ist ein Rückschlagventil zugeordnet, das in Richtung der Saugseiten der Pumpen 18, 19 öffnet.
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Zur Druckmessung befindet sich in jedem Bremskreis 2, 3 im Bereich der Radbremseinheiten 8, 9 bzw. 10, 11 jeweils ein Drucksensor 26. Ein weiterer Drucksensor 27 ist im Bremskreis 2 benachbart zum Hauptbremszylinder 4 angeordnet.
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Das ESP-System mit der Pumpeneinheit 15 bildet eine Bremsaktuatorik zur fahrerunabhängigen Erzeugung von hydraulischem Bremsdruck in den Radbremseinheiten in beiden Bremskreisen 2, 3. Das ESP-System wird zur Fahrzeugstabilisierung eingesetzt, indem verschiedene Ventile im Bremssystem sowie die Pumpen 18 und 19 in der Weise angesteuert werden, dass ein Blockieren der Fahrzeugräder verhindert wird.
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Im Regelfall erfolgt die Bremskraftverstärkung über den elektrisch betätigbaren Bremskraftverstärker 16. Erreicht der Bremswunsch des Fahrers oder eines Fahrerassistenzsystems die Verstärkungsgrenze des Bremskraftverstärkers 16, können ergänzend die ESP-Pumpen 18 und 19 betätigt werden, um einen weiteren Druckaufbau in den Bremskreisen 2 und 3 durchzuführen. Der Druckaufbau in den Radbremseinheiten an der Hinterachse des Fahrzeugs kann durch eine Stabilisierungsfunktion auf einen vorgegebenen Maximalwert begrenzt werden, um ein Blockieren der Hinterräder zu vermeiden. Zugleich wird dem Hauptbremszylinder 4 zusätzliches Bremsfluid entnommen und an die Radbremseinheiten an der Vorderachse des Fahrzeugs geleitet, in denen der hydraulische Bremsdruck entsprechend erhöht wird. Auf diese Weise kann insgesamt eine Fahrzeug-Zielbremskraft eingestellt werden, die beispielsweise einer Gesamtbremskraft ohne Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse und ohne zusätzliche Zufuhr von Bremsfluid an die Radbremseinheiten an der Vorderachse entspricht. Auf diese Weise wird zum einen ein Blockieren der Hinterräder vermieden und zum andern die Gesamtbremskraft beibehalten. Außerdem wird das Bremspedalverhalten nicht oder zumindest nicht wesentlich verändert, es kann insbesondere eine Verhärtung des Bremspedals vermieden werden.
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In 2 ist ein Ablaufschema mit einzelnen Verfahrensschritten zur Einstellung der Fahrzeug-Zielbremskraft für den Fall einer Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse dargestellt. Zunächst wird im ersten Verfahrensschritt 30 überprüft, ob die Voraussetzungen für die Kompensation einer Limitierung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten der Hinterachse durch eine Erhöhung des Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Vorderachse gegeben sind. Hierzu erfolgt im Schritt 30 die Abfrage, ob eine Bremsdruckbegrenzungsfunktion für die Radbremseinheiten an der Hinterachse aktiv und entsprechend der hydraulische Bremsdruck in den Radbremseinheiten an der Hinterachse auf einen gegebenen Maximalwert begrenzt ist. Trifft dies nicht zu, wird der Nein-Verzweigung („N“) folgend wieder zum Beginn des Verfahrensschrittes 30 zurückgekehrt und der Verfahrensschritt 30 in regelmäßigen Abständen erneut durchlaufen. Trifft die Abfrage im Schritt 30 zu, so ist die Bremsdruckbegrenzungsfunktion für die Radbremseinheiten an der Hinterachse aktiv und es wird der Ja-Verzweigung („Y“) folgend zum nächsten Schritt 31 vorgerückt.
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Im Schritt 31 wird durch Ansteuerung einer ESP-Pumpe der Bremsdruck in den Radbremseinheiten an der Vorderachse des Fahrzeugs erhöht. Hierdurch wird die Limitierung des Bremsdrucks auf einen Maximalwert an der Hinterachse teilweise oder vollständig kompensiert. Es wird zum einen erreicht, dass die gesamte Bremskraft trotz der Limitierung an der Hinterachse gleich groß oder annähernd gleich groß ist wie ohne Limitierung, zum andern kann eine Verhärtung des Bremspedals aufgrund der reduzierten Bremsfluidentnahme wegen der Limitierung des Drucks in den Radbremseinheiten der Hinterachse vermieden werden.
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Im nächsten Schritt 32 erfolgt die Abfrage, ob die aktuell erreichte Fahrzeug-Zielbremskraft, mit der das Fahrzeug abgebremst wird, einer Gesamtbremskraft Fges entspricht. Die Gesamtbremskraft Fges entspricht derjenigen Bremskraft auf das Fahrzeug, die ohne Begrenzung des hydraulischen Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse des Fahrzeugs erreicht worden wäre. Ergibt die Abfrage im Schritt 32, dass die Gesamtbremskraft Fges noch nicht erreicht ist, wird der Nein-Verzweigung folgend wieder zum Schritt 31 zurückgekehrt und der Bremsdruck in den Radbremseinheiten der Vorderachse weiter erhöht. Ergibt die Abfrage im Schritt 32, dass die Gesamtbremskraft Fges erreicht ist, wird der Ja-Verzweigung folgend zum Schritt 33 vorgerückt, das Verfahren ist beendet.
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Ungeachtet der vorbeschriebenen Vorgehensweise zur Limitierung des Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Hinterachse und der Erhöhung des Bremsdrucks in den Radbremseinheiten an der Vorderachse können weitere Sicherheitsfunktionen wie beispielsweise ein Antiblockiersystem (ABS) oder ein ESP-System im Hintergrund aktiv bleiben, insbesondere, um die Fahrzeugstabilität zu gewährleisten. Falls eine drohende Instabilität festgestellt wird, kann das ABS-System oder die ESP-Funktionalität in Aktion treten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009046339 A1 [0002]
