DE102018200046A1 - Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Informationskanals für einen Fahrer eines Fahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Informationskanals für einen Fahrer eines Fahrzeugs mit einem als elektrohydraulischen oder hydraulischen Bremssystem ausgebildeten Fahrzeugbremssystem (1), welches für eine von einer Fahrerbetätigung eines Bremspedals (6) unabhängige Brems- oder Bremsregelfunktion und mit einer einen autonomen Druckaufbau an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs ermöglichenden Rückfallbetriebsart eingerichtet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass in der Rückfallbetriebsart während eines Bremsvorganges mittels der unabhängigen Brems- oder Bremsregelfunktion durch eine impulsartige Erhöhung der Bremskraft ein Bremsruck erzeugt wird. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeugbremssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Informationskanals für einen Fahrer eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugbremssystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Fahrzeugbremssystem zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Hydraulische Bremssysteme für Kraftfahrzeuge sind bekannte. Moderne Fahrzeuge sind in der Regel mit elektronisch geregelten Bremssystemen ausgestattet, welche Funktionen wie bspw. eine das Blockieren der Räder während einer Bremsung verhindernden Bremsschlupfregelung (ABS) und eine Fahrdynamikregelung (ESC) bereitstellen.
• Vermehrt kommen Bremssysteme zum Einsatz, in welchen Bremsungen durchführbar sind, die unabhängig von einem Fahrer-bremswunsch durch Assistenzsysteme mit Hilfe elektrischer bzw. elektronischer Mittel ausgeführt werden. Derartige, durch elektronische Steuergeräte kontrollierte Bremsungen werden beispielsweise zur Realisierung von automatischen Abstandsregelfunktionen oder (Not)Bremsassistenzfunktionen eingesetzt. Es sind weiter Brake-by-wire-Bremssysteme bekannt, die auch bei einer Normalbremsbetätigung durch den Fahrer die Bremsbetätigung elektronisch erfassen und die entsprechende Bremsung elektronisch kontrolliert umsetzen, ohne dass der Fahrer einen direkten mechanischen oder hydraulischen Zugriff auf die Radbremsen erhält. In derartigen Systemen steigen die Anforderungen an die Verfügbarkeit der Bremsanlage hinsichtlich sowohl der Normalbremsfunktion (NBrake) als auch der radindividuellen Bremsdruckregelfunktionen. Diese Anforderungen an die Verfügbarkeit werden durch mehrstufige Degradierungs- und Rückfallebenen realisiert.
• Für autonomes oder teilautonomes Fahren werden elektro-hydraulische Bremssysteme zum Einsatz kommen, die als Brake-by-wire-Systeme ausgebildet sein müssen. In einem solchen automatisiert fahrenden Fahrzeug wird eine Bremsanforderung von einem als virtueller Fahrer handelnden Computersystem über entsprechende Steuersignale angefordert und vom Bremssystem unabhängig vom Fahrer umgesetzt. Auch in solchen autonomes Fahren ermöglichenden Fahrzeugsystemen muss eine ausreichend hohe Verfügbarkeit der Normalbremsfunktion und auch der fremdgesteuerten Notbremsfunktion mit radindividueller Regelung sichergestellt werden.
• Obwohl hohe Sicherheit- und Verfügbarkeitsziele bei solchen Bremssystemen angestrebt werden, soll dennoch sichergestellt werden, dass im Fehlerfall der Fahrzeugführer einen Werkstattservice aufsucht, um einen Totalausfall des Bremssystems zu verhindern.
• Bei einem Teilausfall eines Bremssystems, also in einer Rückfallbetriebsart des Bremssystems soll der Fahrer mit dem Ziel, die Werkstatt aufzusuchen, informiert werden, bevor der Fehler im Bremssystem sich weiter fortpflanzt. Es ist bekannt, bei einem Bremsenausfall eine optische Warnung mittels einer Warnlampe zu realisieren. Jedoch ist es nicht auszuschließen, dass eine aufleuchtende Warnlampe durch den Fahrer ignoriert oder zumindest nicht als kritisch eingestuft wird, wenn das Bremsverhalten sich für den Fahrer normal anfühlt.
• Ferner ist es aus der DE 10 2004 040 660 A1 ein Verfahren zur Information eines Fahrers über Fehlerzustände eines mit einem Brake-by-wire-Bremssystem ausgerüsteten Fahrzeugs bekannt. Bei diesem bekannten Verfahren wird in Abhängigkeit von Fehlerzuständen der Bremsanlage und/oder von Betriebs- oder Fehlerzuständen von Fahrzeugsystemen, welche mit der Bremsanlage in Verbindung stehen und/oder von Betriebs- oder Fehlerzuständen von Fahrzeuginfrastruktursystemen, welche zur korrekten Funktion der Bremsanlage notwendig sind, das Betriebsverhalten wenigstens eines Fahrzeugsystems, insbesondere die Bremsanlage, so verändert, dass der Fahrer dies als Komfort- und/oder Funktionseinschränkung seines Fahrzeugs empfindet.
• Hierzu wird gemäß diesem bekannten Verfahren die durch das Brake-by-wire-Bremssystem erzeugte Gegenkraft auf das Bremspedal ganz oder teilweise von einem aktiven Pedalsimulator erzeugt, wobei das Pedalverhalten dieses Pedalsimulators so verändert wird, dass der Fahrer dies als Komfort- und/oder Funktionseinschränkung des Bremssystems empfindet. Diese Änderung des Pedalverhaltens besteht in einer Erzeugung einer pulsierenden Gegenkraft auf das Bremspedal. Eine solche Änderung der Bremspedalcharakteristik soll nur bei Bremsungen mit geringem Verzögerungswunsch (Komfortbremsung), jedoch nicht bspw. bei Panikbremsungen umgesetzt werden.
• Als Fehlerzustände des Brake-by-wire-Bremssystems werden bei dieser DE 10 2004 040 660 A1 eine erhöhte Bremsscheibentemperatur, der Ausfall eines Bremskreises, eine verringerte Dynamik, ein Ausfall eines Bremsaktuators und ein unausgeglichener Energiehaushalt der Fremdenergie genannt.
• Bei diesem bekannten Verfahren gemäß der DE 10 2004 040 660 A1 werden somit die Zusatzfunktionen des aktiven Pedalsimulators zur Rückmeldung von Fehlerzuständen des Bremssystems an den Fahrer verwendet. Durch diese haptische Rückmeldung mittels des Pedalsimulators soll eine erhöhte Wahrnehmung des Fehlers durch den Fahrer mit dem Ziel erzeugt werden, dass in der Praxis eine Verkürzung der Zeit bewirkt werden soll, in welcher der Fahrer das fehlerhafte Bremssystem benutzt und somit veranlasst wird, kurzfristig eine Werkstatt aufzusuchen.
• Bei diesem bekannten Verfahren gemäß der DE 10 2004 040 660 A1 ist es fraglich, ob der Informationsinhalt dieser mit dem Pedalsimulator erzeugten Rückmeldung in jeder Situation von dem Fahrer in der gewünschten Weise wahrgenommen wird, da der Fahrer möglicherweise das geänderte Pedalverhalten lediglich als eine Reaktion der aktuellen Bremsbedingungen des Fahrzeugs interpretiert.
• Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein verbessertes Verfahren zur haptischen Rückmeldung des Fahrers eines Fahrzeugs über eine Fehlfunktion bzw. einen Teilausfall eines Fahrzeugbremssystems anzugeben.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein eingangs genanntes Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Informationskanals für einen Fahrer eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugbremssystem mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
• Bei diesem Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Informationskanals für einen Fahrer eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugbremssystem, welches für eine von einer Fahrerbetätigung eines Bremspedals unabhängige Brems- oder Bremsregelfunktion und mit einer einen autonomen Druckaufbau an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs ermöglichenden Rückfallbetriebsart eingerichtet ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass in der Rückfallbetriebsart während eines Bremsvorganges mittels der unabhängigen Brems- oder Bremsregelfunktion durch eine impulsartige Erhöhung der Bremskraft ein Bremsruck erzeugt wird.
• Unter einem Bremsruck wird eine kurzzeitige erhöhte Verzögerung des Fahrzeugs verstanden, d. h. die aktuelle Verzögerung wird schlagartig für eine vorbestimmte Verzögerungszeitdauer in einem Bereich von 0,5 Sekunden bis 1 oder 2 Sekunden um einen vorbestimmten Betrag erhöht und anschließend wieder auf den ursprünglichen Verzögerungswert reduziert. In mathematischer Hinsicht stellt der Ruck die mathematische Ableitung der Fahrzeugbeschleunigung, also deren zeitliche Änderung dar.
• Der Fahrer nimmt einen solchen Bremsruck als spürbare und störende Verschlechterung des Bremsverhaltens des Fahrzeugs wahr, ohne dass hierdurch wesentliche Nachteile in der Bremsfunktion, wie bspw. ein kürzerer Bremsweg, entstehen, da in dieser Rückfallbetriebsart noch wenigstens an einem Rad ein autonomer Druckaufbau möglich ist. Damit wird der Fahrer unmittelbar und zuverlässig auf eine Fehlfunktion bzw. einen Teilausfall des Bremssystems aufmerksam gemacht. Dadurch dass nicht das Bremspedal als haptischer Kommunikationskanal dient, sondern das Fahrzeug an sich, ist eine Fehlinterpretation durch den Fahrer ausgeschlossen. Der Fahrer soll durch diese Wahrnehmung zum Aufsuchen der Werkstatt mit diesem Fahrzeug gebracht werden, bevor der Fehler, der zum Rückfall in die Rückfallbetriebsart geführt hat, sich fortpflanzt.
• Dieses erfindungsgemäße Verfahren kann mittels eines elektrohydraulischen Bremssystems (Brake-by-wire-Bremssystem)oder mit einem rein elektromechanischen Bremssystem realisiert werden, die eine Rückfallbetriebsart aufweisen, in welcher noch an wenigstens einem Rad ein Druckaufbau möglich ist, um eine Bremsfunktion sicherzustellen.
• Schließlich lässt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch mit einem hydraulischen Bremssystem realisieren, welches zur Realisierung einer Antiblockierregelfunktion (ABS), einer elektronische Bremskraftverteilungsfunktion als auch für eine von einer Fahrerbetätigung eines Bremspedals unabhängige Brems- oder Bremsregelfunktion (ASR, ESP) mit einer Hydraulikpumpe mit Niederdruckspeichern ausgerüstet ist. Auch ein solches hydraulisches Bremssystem weist eine Rückfallbetriebsart auf, in welcher noch an wenigstens einem Rad ein Druckaufbau möglich ist, um eine Bremsfunktion sicherzustellen.
• Die Rückfallbetriebsart in diesen aufgeführten Fahrzeugbremssystemen zeichnet sich dadurch aus, dass die gesamte Bremsfunktionalität eingeschränkt ist, jedoch eine elektrische Aktuatorkette des Fahrzeugbremssystems noch teilweise so verwendbar ist, dass wenigstens an einem Rad des Fahrzeugs ein Druckaufbau möglich ist. Bei einem elektrohydraulischen Bremssystem führen Fehler, wie bspw. der Ausfall einiger Radventile, der Ausfall eines Bremskreises, Ausfall einer Simulatoreinheit, eine Bordnetzlimitierung, eine Unterspannung im Bordnetz, eine geringe Stromstellreserve an einem Ventil oder der Druckquelle, eine Bordnetzstromlimitierung, ein Batterieausfall, ein teilweiser Ausfall von Sensoren usw. zu einer solchen Rückfallbetriebsart, in welcher noch an wenigstens einem Rad ein Druckaufbau erzeugbar ist.
• Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Bremsruck als Anhalteruck während eines Bremsvorganges erzeugt wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.
• Damit wird bei jeder eingeleiteten Abbremsaktion, die zum Fahrzeugzustand führt, der letzte Moment vor dem Fahrzeugstillstand bei noch rollenden Fahrzeug genutzt, um dem Fahrer mittels eines als störende haptische Rückmeldung durch den Fahrer wahrgenommenen Anhalteruckes auf eine Fehlfunktion oder einen Teilausfall des Bremssystems hinzuweisen.
• Als Anhalteruck wird ein Bremsvorganges definiert, bei welchem bei niedrigen Geschwindigkeiten, also bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb des vorgegebenen Schwellwertes, der bspw. bei 10 km/h liegt, der Bremsdruck ruckartig so erhöht wird, dass dies zur vollständigen Blockierung der Rollbewegung des Fahrzeugs führt. Der Schwellwert der Fahrzeuggeschwindigkeit 2 definiert, dass von einem anstehenden Fahrzeugstillstand ausgegangen werden kann. Mathematisch bedeutet somit ein Anhalteruck, dass der aktuelle Wert der Verzögerung den Wert Null annimmt und damit trotz der geringen Fahrzeuggeschwindigkeit ein deutliches haptisches Signal erzeugt wird. Mit einem solchen Anhalteruck wird vor dem Fahrzeugstillstand auf den letzten Zentimetern der Rollbewegung eine Vollbremsung durchgeführt.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
• 1 eine schematische Darstellung eines elektrohydraulischen Bremssystems eines Fahrzeugs zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, und
• 2 eine schematische Darstellung eines hydraulischen Bremssystems eines Fahrzeugs zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens.
• Dieses als Brake-by-wire-Bremssystem ausgebildeten elektrohydraulischen Bremssystems 1 umfasst gemäß 1:
• - einen mittels eines Bremspedals 6 betätigbaren Hauptbremszylinder 5, einen mit dem Hauptbremszylinder 5 zusammenwirkenden Wegsimulator 13,
• - einen mit dem Hauptbremszylinder 5 verbundenen Druckmittelvorratsbehälter 5.2,
• - eine elektrisch steuerbare Druckquelle 3, welche als elektrohydraulischer Aktuator mit einem Elektromotor 4 als Antriebsmotor ausgebildet ist,
• - steuerbare Druckmodulationseinrichtungen mit Radbremsen 2.11 für ein vorderes linkes Rad 2.1 (FL) und ein hinteres rechtes Rad 2.1 (RR) und mit Radbremsen 2.21 für ein vorderes rechtes Rad 2.2 (FR) und ein hinteres linkes Rad 2.2 (RL), und
• - ein Steuergerät 20.
• Jeweils ein Einlassventil und ein Auslassventil 8.10 und 9.10 bzw. 8.11 und 9.11 bilden eine Druckmodulationseinrichtung für die beiden Radbremsen 2.11 eines ersten Bremskreises 1.1 und jeweils ein Einlassventil und ein Auslassventil 8.20 und 9.20 bzw. 8.21 und 9.21 bilden eine Druckmodulationseinrichtung für die beiden Radbremsen 2.21 eines zweiten Bremskreises 1.2.
• Die Einlassventile 8.10 und 8.11 bzw. 8.20 und 8.21 werden in einer „Brake-by-wire“-Betriebsart über ein Kreistrennventil 12.1 bzw. 12.2 mit der elektrisch steuerbaren Druckquelle 3 zur Erzeugung eines Systemdruckes verbunden. Zur Messung des von der Druckquelle 3 erzeugten Systemdruckes ist auf dessen Hochdruckseite ein Drucksensor S angeordnet. Ferner ist jedes Auslassventil 9.10, 9.11, 9.20 und 9.21 mit dem Druckmittelvorratsbehälter 5.2 verbunden.
• Der Hauptbremszylinder 5 ist als zweikreisiger Tandem-Hauptzylinder ausgeführt und mit dem Druckmittelvorratsbehälter 5.2 verbunden. Zur Bildung einer Rückfallebene des „Brake-by-wire“-Bremssystems 1 kann der Hauptbremszylinder 5 über ein Trennventil 7.1 mit den Radbremsen 2.11 des ersten Bremskreises 1.1 und über ein weiteres Trennventil 7.2 mit den Radbremsen 2.21 des zweiten Bremskreises 1.2 verbunden werden. Der dabei erzeugte Bremsdruck wird mittels eines Drucksensors S7 gemessen. Mit diesen Trennventilen 7.1 und 7.2 wird in der „Brake-by-wire“-Betriebsart die hydraulische Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 5 und dem ersten und zweiten Bremskreis 1.1 und 1.2 getrennt.
• Mittels eines Wegsensors S8 wird das Maß einer durch den Fahrer bewirkten Pedalbetätigung, also das Maß einer mit dem Bremspedal 6 verbundenen Kolbenstange des Radbremszylinders 5 bestimmt und repräsentiert einen Bremswunsch des Fahrers. Dieser Wert wird als eines der Eingangssignale E dem Steuergerät 20 zugeführt.
• Der Wegsimulator 13 ist hydraulisch mit dem Hauptbremszylinder 5 gekoppelt und simuliert eine dem erzeugten Bremsdruck entsprechende haptische Rückmeldung, also ein entsprechendes Pedalgefühl auf das Bremspedal 6.
• Die elektrisch steuerbare Druckquelle 3 ist bspw. als einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, dessen Kolben 3.0 von einem Elektromotor 4 unter Zwischenschaltung eines Rotations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Der Kolben 3.0 begrenzt einen Druckraum, der zum Ansaugen von Druckmittel mit dem Druckmittelvorratsbehälter 5.2 verbunden ist. Aus der mittels eines Rotorlagensensors S45 bestimmten Rotorlage des Elektromotors 4 wird die Position des Kolbens 3.0 bestimmt, so dass hieraus das geförderte Druckmittelvolumen ermittelt werden kann. Mit dem Bezugszeichen S6 ist ein Temperatursensor bezeichnet.
• Mit dieser elektrisch steuerbaren Druckquelle 3 werden Brems- oder Bremsregelfunktionen unabhängig von einer Fahrerbetätigung des Bremspedals 6 durchgeführt, wie bspw. ASR- und/oder ESP-und/oder Notbrems-Funktionen.
• Als Eingangsgrößen E werden neben dem bereits erwähnten Maß der Pedalbetätigung auch die Werte der Sensoren S und S5 bis S8 dem Steuergerät 20 zugeführt. In Abhängigkeit dieser Eingangsgrößen E werden von dem Steuergerät 20 Ausgangsgrößen A zur Steuerung der Einlassventile und der Auslassventile 8.10 und 9.10 bzw. 8.11 und 9.11, der Kreistrennventile 12.1 und 12.2 sowie der Trennventile 7.1 und 7.2 ermittelt.
• Bei Auftreten einer Fehlfunktion oder eines Teilausfalles des Bremssystems 1 werden sind noch solche Komponenten verfügbar, die eine Aktuatorkette bilden, mit welcher an einem oder an mehreren Räder 2.1 ein Druckaufbau erzeugbar ist. Diese Komponenten oder Aktuatoren sind die Druckquelle 3 und entsprechende Ventile für den Druckaufbau, wie bspw. das Kreistrennventil 12.2 und das Einlassventil 8.20. Ferner wird dem Fahrer das Auftreten einer solchen Fehlfunktion oder eines solchen Teilausfalles mittels einer Warnlampe angezeigt.
• In dieser Rückfallebene wird während eines solchen Bremsvorganges eine impulsartige Bremskrafterhöhung erzeugt, also der anstehende Bremsdruck derart modelliert, dass während einer kurzen Zeitdauer von bspw. 0,5 s bis 1 oder 2 s wird mittels der steuerbaren Druckquelle 3 ein Systemdruck erzeugt, der während dieser Zeitdauer mit einem vorbestimmten Wert über dem vor dieser Zeitdauer gemessenen Bremsdruck liegt. Damit wird eine kurzzeitige erhöhte Verzögerung des Fahrzeugs erzeugt, die von dem Fahrer als Bremsruck wahrgenommen wird.
• Der Fahrer nimmt einen solchen Bremsruck als spürbare und störende Verschlechterung des Bremsverhaltens des Fahrzeugs wahr, ohne dass hierdurch Nachteile in der Bremsfunktion, wie bspw. ein kürzerer Bremsweg, entstehen. Damit wird der Fahrer unmittelbar und zuverlässig auf eine Fehlfunktion 5oder einen Teilausfall des Bremssystems 1 aufmerksam gemacht. Dadurch dass nicht das Bremspedal 6 als haptischer Kommunikationskanal dient, sondern das Fahrzeug an sich, ist eine Fehlinterpretation durch den Fahrer ausgeschlossen.
• Anstelle der Erzeugung eines solchen Bremsruckes als eine Fehlfunktion oder einen Teilausfall des Bremssystems 1 anzeigende Warnung kann auch ein Anhalteruck erzeugt werden.
• Hierzu wird dem Steuergerät 20 die Fahrzeuggeschwindigkeit v_F als weitere Eingangsgrößen E zugeführt. Wenn im Laufe eines Bremsvorganges diese Fahrzeuggeschwindigkeit v_F einen vorgegebenen Schwellwert S_v unterschreitet, werden die Komponenten der einen autonomen Druckaufbau ermöglichenden Aktuatoren, ausgehend von der Druckquelle 3 derart angesteuert, dass ein zum Anhalten des Fahrzeugs führender Bremsdruck erzeugt wird. Hierbei wurde der vorgegebene oder anliegende Bremsdruck durch einen Eingriff so manipuliert, dass ein Anhalteruck erzeugt wird.
• Als Schwellwert S_v wird ein Wert von bspw. 10 km/h verwendet. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v_F größer Null (v_F > 0) und unterschreitet gleichzeitig den vorgegebenen Schwellwert S_v wird von einem anstehenden Fahrzeugstillstand ausgegangen.
• Damit wird bei jeder eingeleiteten Abbremsaktion, die zum Fahrzeugzustand führt, der letzte Moment vor dem Fahrzeugstillstand genutzt, um den Fahrer mittels eines solchen als störende haptische Rückmeldung wirkenden Anhalteruckes auf eine Fehlfunktion oder einen Teilausfall des Bremssystems 1 hinzuweisen.
• Der Bremsdruck wird also während das Fahrzeug noch rollt ruckartig erhöht, wodurch die Rollbewegung des Fahrzeugs vollständig und abrupt blockiert wird. Mit einem solchen Anhalteruck wird vor dem Fahrzeugstillstand auf den letzten Zentimetern der Rollbewegung des Fahrzeugs eine Vollbremsung durchgeführt.
• Dieses elektrohydraulische Bremssystem 1 gemäß 1 kann auch als Bremssystem eines für autonomes Fahren eingerichteten Fahrzeugs eingesetzt werden, so dass entsprechend dem oben beschriebenen Verfahren sowohl ein Bremsruck als auch ein Anhalteruck erzeugt werden kann. Hierzu ist das Fahrzeug mit einer Fahrzeug Steuereinheit 30 vorgesehen, mit welcher in Abhängigkeit von Eingangsgrößen E Ausgangsgrößen A zur Steuerung der Fahrzeugkomponenten erzeugt werden. Ein Teil dieser Ausgangsgrößen A werden zur Steuerung des Bremssystems 1 als Eingangsgrößen E dem als Bremssteuergerät ausgebildeten Steuergerät 20 zugeführt.
• Wird seitens des Steuergerätes 20 auf eine Rückfallbetriebsart umgeschaltet und dies dem Fahrer mittels einer Warnlampe angezeigt ist noch eine elektrische Aktuatorkette des Fahrzeugbremssystems noch teilweise so verwendbar ist, dass wenigstens an einem Rad des Fahrzeugs ein Druckaufbau möglich ist. Bei einer solchen Rückfallbetriebsart können folgende Fehler aufgetreten:
• - Ausfall einiger Radventile,
• - Ausfall eines Bremskreises,
• - Ausfall einer Simulatoreinheit,
• - eine Bordnetzlimitierung,
• - eine Unterspannung im Bordnetz,
• - eine geringe Stromstellreserve an einem Ventil oder der Druckquelle,
• - eine Bordnetzstromlimitierung,
• - ein Batterieausfall,
• - ein teilweiser Ausfall von Sensoren
• - EEPROM-Fehler im Steuergerät usw.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzeugung eines Bremsruckes oder eines Anhalteruckes kann auch mittels eines hydraulischen Bremssystems gemäß 2 durchgeführt werden.
• Dieses hydraulische Bremssystem gemäß 2 weist einen aus dem Stand der Technik bekannten Aufbau auf.
• Dieses hydraulische Bremssystem eines Fahrzeugs umfasst einen ersten Bremskreis 1.1 und einen zweiten Bremskreis 1.2 sowie ein Bremsensteuergerät 20, welches auf der Basis von Sensorsignalen E als Eingangssignale Steuersignale für die Ventile der beiden Bremskreise 1.1 und 1.2 als Ausgangssignale A erzeugt.
• Der erste Bremskreis 1.1 für ein vorderes linkes Rad 2.1 (FL) und ein hinteres rechtes Rad 2.1 (RR) ist über ein Trennventil 7.1 mit einem als Tandem-Bremszylinder (THZ) ausgeführten Hauptbremszylinder 5 verbunden. Der zweite Bremskreis 1.2 für ein vorderes rechtes Rad 2.2 (FR) und ein hinteres linkes Rad 2.2 (RL) ist über ein Trennventil 7.2 ebenso mit dem Hauptbremszylinder 5 verbunden.
• An den ersten Bremskreis 1.1 bzw. zweiten Bremskreis 1.2 sind Radbremsen 2.11 bzw. 2.21 der Räder 2.1 bzw. 2.2 jeweils über eine Hydraulikleitung angeschlossen.
• Das Bremssystem 1 weist einen mit dem Hauptbremszylinder 5 verbundenen Bremskraftverstärker 5.1 und einen Vorratsbehälter 5.2 für die Bremsflüssigkeit bzw. die Hydraulikflüssigkeit als Druckmittel auf. Der Hauptbremszylinder 5 erzeugt auslassseitig einen Bremsdruck P als Vordruck entsprechend eines mit dem Bremskraftverstärker 5.1 verbundenen Bremspedals 6, das von einem Fahrer betätigt wird. Dieser Vordruck p wird über die geöffneten Trennventile 7.1 und 7.2 den offenen Einlassventilen 8.10 und 8.11 des ersten Bremskreises 1.1 und den offenen Einlassventilen 8.20 und 8.21 des zweiten Bremskreises 1.2 einlassseitig zugeführt, damit sich ein entsprechender hydraulischer Bremsdruck an den Radbremsen 2.11 und 2.21 der Räder 2.1 und 2.2 aufbauen kann. Die Einlassventile 8.10 und 8.11 sowie 8.20 und 8.21 sind stromlos offen.
• Stromlos geschlossene Auslassventile 9.10 und 9.11 des ersten Bremskreises 1.1 verbinden die Radbremsen 2.11 mit einem Niederdruckspeicher 11.1, der seinerseits mit einer Hydraulikpumpe 3.1 als Druckquelle ansaugseitig verbunden ist und über ein Umschaltventil 10.1 mit dem Hauptbremszylinder 5 verbunden werden kann. Entsprechend verbinden stromlos geschlossene Auslassventile 9.20 und 9.21 des zweiten Bremskreises 1.2 die Radbremsen 2.21 mit einem Niederdruckspeicher 11.2, der seinerseits mit einer Hydraulikpumpe 3.2 als Druckquelle ansaugseitig verbunden ist und über ein Umschaltventil 10.2 ebenso mit dem Hauptbremszylinder 5 verbunden werden kann.
• Bei geschlossenem Trennventil 7.1 oder 7.2 dienen die Hydraulikpumpen 3.1 und 3.2 für den Druckaufbau an den Radbremsen 2.11 und 2.21 durch Ansaugen von Druckmittel aus dem Vorratsbehälter 5.2 während einer ABS- oder ESC-Regelung bei offenem Umschaltventil 10.1 bzw. 10.2. Während einer solchen ABS- oder ESC-Regelung werden die den Radbremsen 2.11 und 2.21 zugeordneten Einlass- und Auslassventile 8.10 und 9.10, 8.11 und 9.11, 8.20 und 9.20 bzw. 8.21 und 9.21 als Druckmodulationseinheiten in der einem Fachmann bekannter Weise wechselweise von dem Steuergerät 20 angesteuert. Um das Druckmittel während einer ABS- oder ESC-Regelung aus den Radbremsen 2.11 und 2.21 absaugen zu können, ist das Umschaltventil 10.1 bzw. 10.2 und die Einlassventile 8.10 und 8.11 bzw. 8.20 und 8.21 geschlossen, während die Auslassventile 9.10 und 9.11 bzw. 9.20 und 9.21 geöffnet sind.
• Mittels den Hydraulikpumpen 3.1 und 3.2 wird im Falle eines ABS- oder ESC-Eingriffs das bei einem Druckabbau in die Niederdruckspeicher 11.1 und 11.2 verschobene Druckmittel wieder herausgefördert.
• Zur Erfassung des Drehverhaltens der Räder 2.1 und 2.2 sind jeweils Drehzahlsensoren S4 vorhanden, die ihre Sensorsignale dem Steuergerät 20 zur Auswertung zuführen, um eine entsprechende Schlupfregelung an den Rädern 2.1 und 2.2 ausführen zu können.
• Die Hydraulikpumpen 3.1 und 3.2 werden durch einen Elektromotor 4 angetrieben, der von dem Steuergerät 20 elektrisch steuerbar ist. Dabei wird der Elektromotor 4 derart angesteuert, dass die Hydraulikpumpen 3.1 und 3.2 durch ansaugseitiges Ansaugen von Bremsmittel einen Bremsdruck auf der Hochdruckseite aufbauen können. Dieser von den Hydraulikpumpen 3.1 und 3.2 aufgebaute Bremsdruck wird jeweils von einem in dem ersten Bremskreis 1.1 angeordneten Drucksensor S1 und einem in dem zweiten Bremskreis 1.2 angeordneten weiteren Drucksensor S2 gemessen.
• Zur Bestimmung des Volumens an Druckmittel, welches für den Aufbau des von dem Drucksensor S1 oder S2 gemessenen Bremsdruckes von der Hydraulikpumpe 3.1 oder 3.2 gefördert wurde, ist ein Drehzahlsensor S3 des Elektromotors 4 vorgesehen, welcher die dem geförderten Druckmittelvolumen entsprechende Anzahl der Umdrehungen misst.
• Mittels diesen Hydraulikpumpen 3.1 und 3.2 steht zusammen mit dem Elektromotor 4 eine Druckquelle zur Verfügung, mit welcher Brems- oder Bremsregelfunktionen unabhängig von einer Fahrerbetätigung des Bremspedals 6 durchgeführt werden, wie bspw. ASR- und/oder ESP- und/oder Notbrems-Funktionen.
• Bei Auftreten einer Fehlfunktion oder eines Teilausfalles des Bremssystems 1 wird von dem Steuergerät 20 mittels einer Warnlampe diese Fehlfunktion oder dieser Teilausfall dem Fahrer angezeigt und eine Rückfallbetriebsart durchgeführt.
• In dieser Rückfallbetriebsart sind noch solche Komponenten verfügbar, die eine Aktuatorkette bilden, mit welcher an einem oder an mehreren Räder 2.1 ein Druckaufbau erzeugbar ist. Diese Komponenten oder Aktuatoren sind der Elektromotor 4 und entsprechende Ventile für den Druckaufbau, wie bspw. das Trennventil 7.1 und das Schaltventil 10.1.
• In dieser Rückfallebene wird während eines Bremsvorganges eine impulsartige Bremskrafterhöhung mittels der einen autonomen Druckaufbau ermöglichenden Aktuatorkette erzeugt. So wird bspw. mittels der Hydraulikpumpe 3.1 während einer kurzen Zeitdauer von bspw. 0,5 s bis 1 oder 2 sein Systemdruck erzeugt, der während dieser Zeitdauer mit einem vorbestimmten Wert über dem vor dieser Zeitdauer gemessenen Bremsdruck liegt. Damit wird eine kurzzeitige erhöhte Verzögerung des Fahrzeugs erzeugt, die von dem Fahrer als Bremsruck wahrgenommen wird. Der Fahrer nimmt einen solchen Bremsruck als spürbare und störende Verschlechterung des Bremsverhaltens des Fahrzeugs wahr, ohne dass hierdurch Nachteile in der Bremsfunktion, wie bspw. ein kürzerer Bremsweg, entstehen. Damit wird der Fahrer unmittelbar und zuverlässig auf eine Fehlfunktion oder einen Teilausfall des Bremssystems 1 aufmerksam gemacht. Dadurch dass nicht das Bremspedal 6 als haptischer Kommunikationskanal dient, sondern das Fahrzeug an sich, ist eine Fehlinterpretation durch den Fahrer ausgeschlossen. Eine Rückwirkung auf das Bremspedal 6 während impulsartigen Bremsdruckerhöhung findet nicht statt.
• Anstelle der Erzeugung eines solchen Bremsruckes als eine Fehlfunktion oder einen Teilausfall des Bremssystems 1 anzeigende Warnung an den Fahrer kann auch ein Anhalteruck erzeugt werden.
• Hierzu wird dem Steuergerät 20 die Fahrzeuggeschwindigkeit v_F als weitere Eingangsgrößen E zugeführt. Wenn im Laufe eines Bremsvorganges diese Fahrzeuggeschwindigkeit v_F einen vorgegebenen Schwellwert S_v unterschreitet, werden die Komponenten der einen autonomen Druckaufbau ermöglichenden Aktuatoren, ausgehend von dem Elektromotor 4 derart angesteuert, dass ein zum Anhalten des Fahrzeugs führender Bremsdruck erzeugt wird. Hierbei wurde der vorgegebene oder anliegende Bremsdruck durch einen Angriff so manipuliert, dass ein Anhalteruck erzeugt wird.
• Als Schwellwert S_v wird ein Wert zwischen ca. 10 km/h verwendet. Ist die Fahrzeuggeschwindigkeit v_F größer Null (v_F > 0) und unterschreitet gleichzeitig den vorgegebenen Schwellwert S_v wird von einem anstehenden Fahrzeugstillstand ausgegangen.
• Damit wird bei jeder eingeleiteten Abbremsaktion, die zum Fahrzeugzustand führt, der letzte Moment vor dem Fahrzeugstillstand genutzt, um den Fahrer mittels eines solchen als störende haptische Rückmeldung wirkenden Anhalteruckes auf eine Fehlfunktion oder einen Teilausfall des Bremssystems 1 hinzuweisen.
• Der Bremsdruck wird während das Fahrzeug noch rollt ruckartig erhöht, wodurch die Rollbewegung des Fahrzeugs vollständig und abrupt blockiert wird. Mit einem solchen Anhalteruck wird vor dem Fahrzeugstillstand auf den letzten Zentimetern der Rollbewegung des Fahrzeugs eine Vollbremsung durchgeführt.
• Bezugszeichenliste

1

Bremssystem

1.1

erster Bremskreis des Bremssystems 1

1.2

zweiter Bremskreis des Bremssystems 1

2.1

linkes vorderes Rad FL, rechtes hinteres Rad RR

2.11

Radbremse des ersten Bremskreises 1.1

2.2

rechtes vorderes Rad FR, linkes hinteres Rad RL

2.21

Radbremse des zweiten Bremskreises 1.2

3

Druckquelle

3.1

Hydraulikpumpe des ersten Bremskreises 1.1

3.2

Hydraulikpumpe des zweiten Bremskreises 1.2

4

Elektromotor

5

Hauptbremszylinder

5.1

Bremskraftverstärker

5.2

Vorratsbehälter für Druckmittel

6

Bremspedal

7.1

Trennventil des ersten Bremskreises 1.1

7.2

Trennventil des zweiten Bremskreises 1.2

8.10

Einlassventil des ersten Bremskreises 1.1

8.11

Einlassventil des ersten Bremskreises 1.1

8.20

Einlassventil des zweiten Bremskreises 1.2

8.21

Einlassventil des zweiten Bremskreises 1.2

9.10

Auslassventil des ersten Bremskreises 1.1

9.11

Auslassventil des ersten Bremskreises 1.1

9.20

Auslassventil des zweiten Bremskreises 1.2

9.21

Auslassventil des zweiten Bremskreises 1.2

10.1

Umschaltventil des ersten Bremskreises 1.1

10.2

Umschaltventil des zweiten Bremskreises 1.2

11.1

Niederdruckspeicher des ersten Bremskreises 1.1

11.2

Niederdruckspeicher des zweiten Bremskreises 1.2

20

Steuergerät

30

Fahrzeugsteuergerät

A

Ausgangsgrößen

E

Eingangsgrößen

S

Drucksensor

S1

Drucksensor

S2

Drucksensor

S3

Drehzahlsensor

S4

Raddrehzahlsensor

S5

Rotorlagensensor

S6

Temperatursensor

S7

Drucksensor

S8

Wegsensor

v_F

Fahrzeuggeschwindigkeit

S_F

Schwellwert der Fahrzeuggeschwindigkeit v_F

• ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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• Zitierte Patentliteratur
• DE 102004040660 A1 [0007, 0009, 0010, 0011]

Claims (5)

1. Verfahren zur Erzeugung eines haptischen Informationskanals für einen Fahrer eines Fahrzeugs mit einem Fahrzeugbremssystem (1), welches für eine von einer Fahrerbetätigung eines Bremspedals (6) unabhängige Brems- oder Bremsregelfunktion und mit einer einen autonomen Druckaufbau an wenigstens einem Rad des Fahrzeugs ermöglichenden Rückfallbetriebsart eingerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rückfallbetriebsart während eines Bremsvorganges mittels der unabhängigen Brems- oder Bremsregelfunktion durch eine impulsartige Erhöhung der Bremskraft ein Bremsruck erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsruck als Anhalteruck während eines Bremsvorganges erzeugt wird, wenn die Fahrgeschwindigkeit (v_F) des Fahrzeugs einen vorgegebenen Schwellwert (S_F) unterschreitet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbremssystem (1) als elektrohydraulisches Bremssystem bereitgestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbremssystem (1) als hydraulisches Bremssystem bereitgestellt wird.
5. Fahrzeugbremssystem zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2.

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