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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem eines Fahrzeugs mit einer Rekuperations-Bremse. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Modifikation einer Bremspedalkennlinie für das Bremssystem. Weiter betrifft die Erfindung eine Steuerungseinrichtung, eine Verwendung, ein Programmelement und ein computerlesbares Medium.
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Stand der Technik
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Energieeffizienz gewinnt bei Fahrzeugen, insbesondere bei Elektro- und Hybridfahrzeugen zunehmend an Bedeutung. Deshalb wird versucht, möglichst häufig einen Elektromotor des Elektro- oder Hybridfahrzeugs beim Bremsen als Generator zu betreiben und den Bremsvorgang damit zur Energierückgewinnung zu nutzen. Dies wird häufig als Rekuperation bezeichnet. In vielen Fällen wird dabei versucht, dem Fahrer, der durch Betätigen eines Bremspedals eine Bremsung einleiten will, ein Bremspedalgefühl zu vermitteln, wie er es beim Bremsen mittels einer konventionellen hydraulischen Reibungsbremse hätte. Dadurch wird erreicht, dass der Fahrer bei einer ähnlichen Bremswirkung ein jeweils ähnliches bzw. vergleichbares Bremspedalgefühl hat. Zu diesem Zweck ist in dem Fahrzeug, z.B. in einem Steuerungssystem, eine Bremspedalkennlinie für dieses Bremssystem hinterlegt. Allerdings können sich Bremsmechanik und Hydraulik der Reibungsbremse über die Lebenszeit des Fahrzeugs ändern, so dass die hinterlegte Bremspedalkennlinie nicht mehr mit der realen Bremspedalkennlinie der Reibungsbremse übereinstimmt. Deshalb kann zumindest bei manchen Fahrzeugen regelmäßig eine Bremsung durchgeführt werden, bei der nur die Reibungsbremse zur Verzögerung beiträgt. Dabei kann eine Messung der Bremspedalkennlinie durchgeführt und die Bremspedalkennlinie aktualisiert werden; denn sonst könnte das Bremspedalgefühl nicht mehr zur der Bremswirkung passen. Durch eine häufige Messung der Bremspedalkennlinie kann also eine weitgehende Übereinstimmung zwischen der hinterlegten und der realen Bremspedalkennlinie erreicht werden. Dem steht aber insbesondere bei Elektro- und Hybridfahrzeugen entgegen, dass durch das für die Messung erforderliche Bremsen potentielle Rekuperationsenergie verloren geht - nämlich durch Reibung in den Bremsen - und daher Verzögerungen mittels der Reibungsbremse möglichst selten stattfinden sollten.
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Offenbarung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das eine Balance bietet zwischen möglichst geringer Abweichung zwischen hinterlegter und realer Bremspedalkennlinie einerseits und möglichst seltenen Bremsungen mittels der Reibungsbremse andererseits.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung.
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Ein erster Aspekt betrifft ein Verfahren zur Modifikation einer Bremspedalkennlinie für ein Bremspedal zur Betätigung eines Bremssystems eines Fahrzeugs, wobei das Bremssystem dazu eingerichtet ist, eine Bremswirkung für das Fahrzeug zu erzeugen. Das Bremssystem weist dabei eine Reibungsbremse auf, welche mit einem elektromechanischen Aktuator mittels einer Hydraulikkomponente hydraulisch verbunden ist, und eine Rekuperations-Bremse. Dabei ist die Bremspedalkennlinie eine Funktion eines Drucks in der Hydraulikkomponente in Abhängigkeit von einem Weg des elektromechanischen Aktuators. Die Bremspedalkennlinie weist einen Leerweg und einen Steifigkeitsfaktor auf.
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Die Bremspedalkennlinie ist eine Kennlinie, welche einen Druck, der an dem Bremspedal wahrgenommen werden kann, über einem Pedalweg des Bremspedals wiedergibt. Die Bremspedalkennlinie kann beispielsweise von einem Fahrer als Bremspedalgefühl wahrgenommen werden. Die Bremspedalkennlinie kann mittels eines einzigen (Teil-)Systems in einem Fahrzeug implementiert sein, z.B. mittels eines Bremspedalsimulators. Die Bremspedalkennlinie kann auch durch das Zusammenwirken mehrerer (Teil-)Systeme in einem Fahrzeug implementiert sein, z.B. mittels mindestens einem der (Teil-)Systeme Bremskraftverstärker, Booster, Bremspedalsimulator, und/oder elektromechanischer Aktuator. Entsprechend kann die Bremspedalkennlinie in einem einzigen (Teil-)System hinterlegt sein, oder auch in mehreren (Teil-)Systemen. Mittels des Bremspedals wird das Bremssystem des Fahrzeugs betätigt, um eine Bremswirkung für das Fahrzeug zu erzeugen.
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Das Fahrzeug kann beispielsweise ein Landfahrzeug sein, es kann insbesondere ein Personenkraftwagen, ein Transporter, ein Lastwagen, ein landgebundenes Spezialfahrzeug oder ein Amphibienfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann ein Elektro- oder Hybridfahrzeug sein. Das Fahrzeug kann mindestens einen großen Elektromotor umfassen. Ein großer Elektromotor ist dabei ein Elektromotor, der zur Bewegung des Fahrzeugs beiträgt. Ein derartiger großer Elektromotor kann ein hohes Rekuperationspotential haben, d.h. wesentlich zur Energierückgewinnung bei einem Bremsvorgang beitragen.
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Die Reibungsbremse des Bremssystems ist eine Bremse, welche durch Reibung zur Verzögerung des Fahrzeugs beiträgt. Die Reibungsbremse kann zumindest teilweise mittels des elektromechanischen Aktuators betätigt werden. Der elektromechanische Aktuator kann über ein Steuerungssystem angesteuert werden und beispielsweise Teil eines Brake-by-Wire-Systems sein. Die Reibungsbremse ist mit dem elektromechanischen Aktuator mittels einer Hydraulikkomponente hydraulisch verbunden. Die Hydraulikkomponente kann eine einfache Hydraulikleitung sein, z.B. in Fällen, bei denen jeder elektromechanische Aktuator mit jeweils einem Rad des Fahrzeugs verbunden ist. Die Hydraulikkomponente kann ein Mehrkreisbremssystem umfassen und/oder Teil eines Mehrkreisbremssystems sein. In einigen Ausführungsformen kann die Hydraulikkomponente mit dem Bremspedal verbunden sein, beispielsweise über einen Hauptbremszylinder, der mit dem Bremspedal verbunden ist.
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Die Rekuperations-Bremse des Bremssystems ist eine Bremse, welche den mindestens einen Elektromotor, der zur Bewegung des Fahrzeugs beiträgt, als Generator betreibt. Die Rekuperations-Bremse kann über ein Steuerungssystem angesteuert werden und beispielsweise Teil eines Brake-by-Wire-Systems sein. Um bei einer Bremsung eine Bremswirkung für das Fahrzeug zu erzeugen, kann nur die Rekuperations-Bremse verwendet werden, es kann nur die Reibungsbremse verwendet werden, oder es können beide Teilbremssysteme in einem prinzipiell frei wählbaren Verhältnis verwendet werden. Die Verteilung der Bremswirkung auf die Teilbremssysteme kann beispielsweise von der gewünschten Verzögerung abhängig sein, von der Fahrsituation, davon, ob eine Bremsassistenz - z.B. ABS (Anti-Blockier-System) oder ESC (Electronic Stability Control) - verwendet werden soll, und/oder wie der Elektromotor und die Teilbremssysteme in dem Fahrzeug implementiert sind.
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in einer Ausführungsform ist es möglich, zumindest Teile der Erfindung auch auf Bremssysteme anzuwenden, die anstatt oder zusätzlich zu der Rekuperations-Bremse eine Motorbremse, eine Wirbelstrombremse oder ähnliche Bremsen aufweisen, wie dies zumindest bei manchen Lastkraftwagen der Fall ist. Auch bei Beteiligung dieser Systeme kann der Anteil der Reibungsbremse an den Bremsvorgängen reduziert werden und dabei für eine bestimmte Verzögerung ein jeweils ähnliches Bremspedalgefühl erhalten bleiben.
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Die Bremspedalkennlinie ist eine Funktion eines Drucks in der Hydraulikkomponente in Abhängigkeit von einem Weg des elektromechanischen Aktuators. Die Bremspedalkennlinie - und damit das sogenannte Bremspedalgefühl - entspricht also den Druckverhältnissen in der Hydraulikkomponente und/oder ist eine Art „Nachbildung“ der Druckverhältnisse in der Hydraulikkomponente. Vereinfacht ausgedrückt soll dem Fahrer ein Bremspedalgefühl vermittelt werden, wie der Fahrer es hätte, wenn er z.B. eine rein hydraulische Bremse (ggf. mit Servobremsanlage) betätigen würde. Zu diesem Zweck ist in dem Fahrzeug, z.B. in einem Steuerungssystem, eine Bremspedalkennlinie für dieses Bremssystem hinterlegt. Die Bremspedalkennlinie kann z.B. als eine Funktion hinterlegt sein und/oder als eine Menge von Stützstellen, zwischen denen interpoliert wird. Die Bremspedalkennlinie kann einer „traditionellen“ pV-Kennlinie (Druck-Volumen-Kennlinie) eines Bremssystems ähneln. Die Bremspedalkennlinie weist einen Leerweg und einen Steifigkeitsfaktor auf. Der Leerweg entspricht dem Leerweg, den ein rein hydraulisches Bremssystem aufweist, bevor die Schnüffelbohrungen geschlossen werden und in dem noch keine Bremswirkung auftritt. Der Steifigkeitsfaktor entspricht etwa einer Steigung der Bremspedalkennlinie an einer vordefinierten Stelle, z.B. oberhalb eines Drucks oder bei einem Druck etwa im Bereich von 10 bar, der in dem Hauptbremszylinder gemessen wird, oder z.B. bei einem niedrigerem Druck, der in der Hydraulikkomponente gemessen wird (z.B. etwa 5 bar).
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Diese Bremspedalkennlinie wird auf einen Bremspedalsimulator angewandt. Der Bremspedalsimulator kann beispielsweise als ein unabhängiges Element ausgeführt sein und Federn, mechanische Widerstände (z.B. Dämpfungselemente) und/oder andere Elemente enthalten. Der Bremspedalsimulator kann auch als Teil einer Servobremsanlage des Fahrzeugs ausgeführt sein. Das Bremspedal wirkt also nicht mehr direkt und nicht mehr ausschließlich auf die Hydraulikkomponente des Bremssystems, sondern steuert über den Bremspedalsimulator das Bremssystem an. Damit kann das Bremspedalgefühl bei einer bestimmten Verzögerung im Wesentlichen dasselbe sein, wenn das Fahrzeug rein mittels der Reibungsbremse, rein mittels der Rekuperations-Bremse oder mittels einer „Mischung“ dieser Bremsen verzögert wird. Das Bremspedalgefühl soll sich aber dennoch an der (hydraulischen) Reibungsbremse bzw. an den Druckverhältnissen in der Hydraulikkomponente orientieren; dies wird mittels Bremspedalkennlinie und Bremspedalsimulator erreicht.
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Das Verfahren zur Modifikation der Bremspedalkennlinie weist folgende Schritte auf:
- - durchführen einer Messung der Bremspedalkennlinie, mittels des elektromechanischen Aktuators, nach einer vordefinierten Anzahl von Betätigungen des Bremssystems, wobei mindestens ein Teil der Bremswirkung mittels der Reibungsbremse und der restliche Teil mittels der Rekuperations-Bremse erzeugt wird;
- - als optionaler Schritt: abspeichern der gemessenen Bremspedalkennlinie;
- - ersetzen der Bremspedalkennlinie durch die gemessene Bremspedalkennlinie.
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Da die Bremspedalkennlinie eine Funktion eines Drucks in der Hydraulikkomponente in Abhängigkeit von einem Weg des elektromechanischen Aktuators ist, kann die Messung der Bremspedalkennlinie - auch „Steifigkeitsbestimmung“ genannt - mittels eines Sensors (oder mehreren Sensoren) in dem Aktuatorweg und in der Hydraulikkomponente durchgeführt werden. Bei Bremssystemen, bei denen eine hydraulische Kopplung zwischen dem elektromechanischen Aktuator und dem Bremspedal existiert, kann alternativ oder zusätzlich zu dem Sensor in dem Aktuatorweg auch ein Sensors (oder mehrere Sensoren) in dem Bremspedal verwendet werden. Bei der Messung wird an vordefinierten Stützstellen und/oder kontinuierlich der Weg des elektromechanischen Aktuators bzw. Bremspedals und der dabei herrschende Druck in der Hydraulikkomponente bestimmt. Dazu wird mindestens ein Teil der Bremswirkung mittels der Reibungsbremse erzeugt. Der restliche Teil der Bremswirkung wird mittels der Rekuperations-Bremse erzeugt. Wenn also die Steifigkeitsbestimmung oft durchgeführt wird, wird unnötigerweise die Energieeffizienz beeinträchtigt, weil die in der Reibungsbremse vernichtete Energie der Rekuperation nicht (mehr) zur Verfügung steht. Andererseits ist es sinnvoll, die Steifigkeitsbestimmung öfters durchzuführen, um große Abweichungen zwischen realer und hinterlegter Kennlinie zu vermeiden. Um einen möglichst guten Kompromiss zwischen diesen divergierenden Anforderungen zur Verfügung zu stellen, wird die Messung der Bremspedalkennlinie, mittels des elektromechanischen Aktuators, erst nach einer vordefinierten Anzahl von Betätigungen des Bremssystems durchgeführt.
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Alternativ oder zusätzlich kann auch ein anderes dynamisches Kriterium gewählt werden, beispielsweise eine Schätzung der Bremsenabnutzung auf der Basis von aktuellen Messungen und/oder der Historie eines Beschleunigungssensors, eines Höhenmessgeräts, eines Temperaturmessgeräts und/oder weiterer Kriterien. Damit kann beispielsweise die Steifigkeitsbestimmung im Stadtverkehr oder bei einer Bergfahrt häufiger stattfinden als z.B. bei einer weitgehend ungestörten Autobahnfahrt. Die vordefinierte Anzahl von Betätigungen (bzw. andere Kriterien) des Bremssystems kann bzw. können ihrerseits dynamisch ermittelt werden. Beispielsweise kann diese Anzahl von Betätigungen vom Typ und/oder vom Alter des Fahrzeugs und/oder von der Bremskonfiguration - beispielsweise Beläge (z.B. „Non Asbestos Organic“, NAO, oder andere), Bremsbacken, Größe, Anzahl Bremskolben, etc. betreffend - abhängig sein. Die vordefinierte Anzahl von Betätigungen kann z.B. bei einer Stop-and-Go-Verkehrssituation oder einer Bergfahrt reduziert werden und bei einer Autobahnfahrt erhöht werden und/oder weitere Kriterien gewählt werden.
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Nach dem Durchführen der Messung der Bremspedalkennlinie kann die gemessene Bremspedalkennlinie, in einem optionalen Schritt, abgespeichert werden. Beispielsweise kann diese in einem Steuerungssystem des Fahrzeugs hinterlegt werden und damit auch bei Bremsungen genutzt werden, bei denen die Rekuperations-Bremse beteiligt ist („regenerative Bremsungen“). Dabei kann es sinnvoll sein, nicht jede gemessene Bremspedalkennlinie abzuspeichern, beispielsweise nicht in Fällen, wenn die Messung inkonsistent oder nicht hinreichend vollständig ist. Eine Messung kann z.B. dann als inkonsistent erkannt werden, wenn z.B. Spitzen oder andere Abweichungen gemessen werden, die auf eine EMV-Störung zurückgeführt werden können. Eine Messung kann z.B. dann als nicht hinreichend vollständig betrachtet werden, wenn nur ein kleiner Teil des Aktuatorwegs und/oder zu große dynamische Effekte gemessen wurden.
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Schließlich wird die Bremspedalkennlinie, die bisher in dem Bremssystem verwendet wurde, durch die gemessene Bremspedalkennlinie ersetzt. Dabei bedeutet „ersetzt“ in vielen Fällen, dass keine drastischen Änderungen der Bremspedalkennlinie vorgenommen werden, sondern die Bremspedalkennlinie kann bei realen Systemen eher in mehreren kleinen Schritten angepasst werden („sanftes“ oder „inkrementelles“ Ändern). Eine starke Abweichung der gemessenen Bremspedalkennlinie kann zumindest manchmal auch als (negatives) Plausibilitätskriterium verwendet werden; so können starke Abweichungen von der bisher verwendeten Bremspedalkennlinie es erforderlich machen, die gemessene Bremspedalkennlinie als unplausibel zu verwerfen. Es können auch weitere vordefinierte Kriterien für das Ersetzen an die gemessene Bremspedalkennlinie angewandt werden. Diese Kriterien können z.B. berücksichtigen, ob die Abweichung durch andere Mechanismen aufgefangen wird. Beispielsweise kann ein Fading des Bremssystems (z.B. bei einer steilen Bergfahrt) durch andere (Teil-)Systeme des Fahrzeugs kompensiert werden, so dass die Bremspedalkennlinie bei dieser Art von Abweichung nicht angepasst werden muss. Bei diesen Kriterien kann z.B. auch berücksichtigt werden, ob die Abweichungen (wahrscheinlich oder tatsächlich) durch kurzfristige oder durch langfristige Änderungen im Bremssystem verursacht wurden. Das Ersetzen kann ein inkrementelle Anpassen über Leerweg und Steifigkeitsfaktor beinhalten.
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Durch dieses Verfahren steht also während der Betriebszeit des Fahrzeugs meist oder oft eine Bremspedalkennlinie im Bremssystem zur Verfügung, welche nahe an der Realität ist. Zugleich wird die Anzahl unnötiger Messungen - und damit unnötiger Reibungsbremsungen - reduziert; dadurch kann die Energieeffizienz des Fahrzeugs deutlich verbessert werden. Weiterhin kann dadurch die Belastung der Reibungsbremse, und damit der Abrieb und sonstige Abnutzung der Reibungsbremse, reduziert werden. Ferner können NVH-Einflüsse (NVH: Noise, Vibration, Harshness, d.h. Geräusch, Vibration, Rauhigkeit) aufgrund einer abweichenden Bremspedalkennlinie reduziert werden. Auch können damit sogenannte Bremspedal-Irritationen vermieden werden. Derartige Bremspedal-Irritationen können z.B. ein Entgegendrücken des Pedals (z.B. bei falscher oder unzureichend angepasster Bremspedalkennlinie) beinhalten. Weiterhin kann es möglich sein, z.B. nach einem Werkstattbesuch mit Bremsenwechsel, die neue Bremspedalkennlinie schneller aufzunehmen und dem Fahrer zur Verfügung zu stellen, so dass schneller und/oder häufiger ein realistisches Pedalgefühl zur Verfügung steht.
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Auch weitere Nachteile können durch das erläuterte Verfahren vermieden werden: So kann insbesondere bei hybrid-elektrischen Überkreuz-Bremssystemen (hev-X) eine von der Realität abweichende Bremspedalkennlinie - z.B. ein falsch bestimmter Steifigkeitswert - zu Verzögerungseinbrüchen führen, beispielsweise in Situationen, bei denen der Fahrer konstant bremst, der Generator die geforderte Bremsleistung nicht mehr erbringen kann oder soll, aber der ermittelte Zieldruck in der Hydraulikkomponente nicht durch das verschobene Volumen erreicht werden kann. Auch kann es beispielsweise bei hybrid-elektrischen Parallel-Bremssystemen (hev-II) wenn die Bremspedalkennlinie nicht ausreichend genau bestimmt ist, zum Überdrücken der Schnüffelbohrungen im dem Hydraulikzylinder kommen, was z.B. zu einem hydraulischen Kurzschluss, zu NVH-Problemen und/oder zu einem Anstieg der Komponentenlast - wie z.B. der z.B. der Last der Hydraulikpumpe -führen kann.
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In einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt auf: - inkrementieren eines Zählers, welcher eine durchgeführte Anzahl von Bremsvorgängen enthält, wenn das Fahrzeug bewegt wird und wenn eine Bremswirkung für das Fahrzeug erzeugt wird, wobei höchstens ein Teil der Bremswirkung mittels der Reibungsbremse erzeugt wird.
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Beispielsweise kann ein Zähler als dynamisches Kriterium gewählt werden, welches anzeigt, ob die Messung der Bremspedalkennlinie durchgeführt werden soll. So kann der Zähler dann hochgezählt werden, wenn eine Bremsung durchgeführt wurde, bei der keine Messung der Bremspedalkennlinie durchgeführt werden konnte. Dies kann z.B. der Fall sein, wenn die Reibungsbremse nicht oder nicht ausreichend an der Bremsung beteiligt war, oder wenn die Messung der Bremspedalkennlinie nicht mit ausreichender Qualität durchgeführt werden konnte, z.B. wenn die Messung inkonsistent oder nicht hinreichend vollständig war. Dies kann beispielsweise bei Reglereingriffen (z.B. durch Bremsassistenzsysteme), bei zu dynamischer Fahrt und/oder bei zu dynamischem Bremsen der Fall sein. Der Stand des Zählers (Zählerwert) kann z.B. die vordefinierte Anzahl von Betätigungen des Bremssystems - oder eine Funktion davon - widerspiegeln, nach der eine Messung der Bremspedalkennlinie durchgeführt wird. Diese Anzahl, wie oft ohne Messung der Bremspedalkennlinie gebremst werden soll, kann fahrzeugspezifisch sein und/oder kann z.B. gegenwärtige und/oder vergangene Verkehrssituationen berücksichtigen. Ein initialer Zählerwert kann z.B. vor Auslieferung des Fahrzeugs oder einer Fahrzeugserie für das Fahrzeug und/oder die Fahrzeugserie ermittelt werden. Nach Überschreiten eines vordefinierten Zählerwerts kann eine Messung mittels der Reibungsbremse erzwungen werden, z.B. durch Einschränken des Generatormoments der Rekuperations-Bremse. Sobald die Bremspedalkennlinie gemessen werden konnte und verwendet werden kann, wird der Zähler zurückgesetzt und die Bremspedalkennlinie für die folgenden regenerativen Bremsungen gespeichert.
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In einer Ausführungsform weist das Verfahren einen weiteren Schritt auf: - setzen des Zählers auf null, wenn das Fahrzeug (10) bewegt wird und wenn eine Bremswirkung für das Fahrzeug (10) erzeugt wird, wobei eine gesamte Bremswirkung mittels der Reibungsbremse (20) erzeugt wird.
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Wenn eine gesamte Bremswirkung mittels der Reibungsbremse erzeugt wird und eine erfolgreiche Messung stattfinden konnte, wird der Zähler auf null gesetzt (zurückgesetzt). Der Zähler kann auch dann zurückgesetzt werden, wenn eine Bremsung, bei der kein Generatormoment zur Verfügung stand, erfolgt ist, so dass eine erfolgreiche Messung der Bremspedalkennlinie - z.B. ausschließlich mittels der Reibungsbremse - durchgeführt werden konnte. Dies kann zu einer weiteren Verbesserung der Energieeffizienz des Fahrzeugs führen.
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In einer Ausführungsform weist das Verfahren folgende weitere Schritte auf:
- - Abspeichern des Zählers, in einem nicht-flüchtigen Speicher beim Abschalten des Fahrzeugs; und
- - Einlesen des Zählers aus dem nicht-flüchtigen Speicher beim Einschalten des Fahrzeugs.
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Vorteilhafterweise kann damit das Kriterium „aktueller Stand des Zählers“ über einen Neustart des Fahrzeugs hinweg gerettet werden.
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In einer Ausführungsform wird die Messung der Bremspedalkennlinie mittels des elektromechanischen Aktuators durchgeführt, wenn das Fahrzeug im Stillstand ist. Dabei kann in einer Ausführungsform die Messung der Bremspedalkennlinie auch unabhängig von der vordefinierten Anzahl von Betätigungen des Bremssystems - und z.B. auch unabhängig von dem Stand des Zählers - durchgeführt werden.
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Dabei ist das Fahrzeug „im Stillstand“, wenn das Fahrzeug steht bzw. abgestellt und abgeschlossen wurde. Der Fahrer kann dabei das Fahrzeug verlassen haben. Es kann beispielsweise (ggf. zusätzlich) überprüft werden, ob eine mechanische Sicherung wie eine Handbremse und/oder die P-Stellung eines Automatikgetriebes eingelegt ist. Bei dieser Messung im Stillstand ist vorteilhafterweise keine Betätigung des Bremspedals erforderlich; insbesondere muss der Fahrer nicht dazu aufgefordert werden, das Bremspedal zu betätigen.
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Bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft, dass die Bremspedalkennlinie und insbesondere die Steifigkeit des Bremssystems mit einer hohen Güte ermittelt werden kann. Dazu tragen beispielsweise folgende Aspekte bei:
- - Wenn das Fahrzeug im Stillstand ist, tritt keine Querbeschleunigung auf. Eine Querbeschleunigung kann die Qualität der Messung aufgrund von dynamischen Effekten beinträchtigen.
- - Wenn das Fahrzeug im Stillstand ist, gibt es keinen Scheibenschlag der Bremsscheibe, so dass auch dadurch keine Abweichungen der Messgenauigkeit auftreten.
- - Weil der Aktuator quasi-statisch gefahren werden kann, treten auch keine dynamischen Effekte des gemessenen Drucks in der Hydraulikkomponente auf, z.B. durch die Masse der Hydraulikflüssigkeit.
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Weiterhin kann es, wenn sich das Fahrzeug bewegt, unterschiedliche Einflüsse auf das Fahrzeug geben, welche die Messung der Bremspedalkennlinie verfälschen können. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, wenn Kurzzeiteinflüsse - wie z.B. Temperatur oder Fading - nicht oder nur geringfügig in den Steifigkeitsfaktor mit eingehen. Dafür sollten Langzeiteffekte genauer und/oder frühzeitiger in die Messung eingehen. Es ist möglich, dass dies bei einer statischen bzw. quasi-statischen Messung in höherem Umfang der Fall ist. Eine Messung, wenn das Fahrzeug im Stillstand ist, kann auch deshalb vorteilhaft sein, weil die Notwendigkeit, die Messung während der Fahrt durchzuführen, seltener erforderlich ist oder - z.B. bei häufigerem Stillstand - sogar entfallen kann. In bestimmten Bremsarchitekturen können bei der Messung im Stillstand bessere Rahmenbedingungen für die Messung vorliegen. So kann z.B. bei hybrid-elektrischen Parallel-Bremssystemen (hev-II) gefordert sein, dass die Schnüffelbohrungen geschlossen sind, die Leerwegbestimmung am Anfang einer Bremsung erfolgreich abgeschlossen ist, kein Volumenverblenden an der Vorderachse und/oder kein Reglereingriff stattfindet; siehe dazu z.B. weitere Erläuterungen unten (bei der Beschreibung der Figuren). Diese Rahmenbedingungen sind eher im Stillstand des Fahrzeugs zu erfüllen.
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In einer Ausführungsform kann die komplette Pedalkennlinie mit Hysterese aufgenommen werden. Die Hysterese kann in vielen realen hydraulischen Bremssystemen auftreten. Die Abbildung dieses Phänomens bildet daher eine weitere Komponente für ein realistisches Pedalgefühl.
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In einer Ausführungsform berücksichtigt die Messung der Bremspedalkennlinie eine systematische Abweichung bei der Messung der Bremspedalkennlinie, wenn das Fahrzeug im Stillstand ist, gegenüber der Messung, wenn das Fahrzeug bewegt wird. Der Unterschied bei diesen unterschiedlichen Messungen ist oben detailliert erläutert.
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In einer Ausführungsform weist das Verfahren folgende weitere Schritte auf:
- - bestimmen einer Differenz zwischen der gemessenen Bremspedalkennlinie und der gespeicherten Bremspedalkennlinie;
- - ändern der vordefinierten Anzahl von Betätigungen des Bremssystems abhängig von der Differenz.
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Die Differenz zwischen der gemessenen Bremspedalkennlinie und der gespeicherten Bremspedalkennlinie kann beispielsweise anhand einer Vielzahl von Messpunkten bestimmt werden, und/oder durch Vergleich von Leerweg und Steifigkeitsfaktor der beiden Bremspedalkennlinien. Die Differenz kann auch auf Basis einer Messreihe analysiert werden. Die Messreihe kann auch einen Zeitverlauf berücksichtigen. Aufgrund und/oder abhängig von der Analyse der Differenz bzw. der Differenzen wird die vordefinierte Anzahl von Betätigungen des Bremssystems geändert. So kann eine große Differenz und/oder ein schnelles Anwachsen der Differenzen zu einer Reduzierung der Anzahl von Betätigungen des Bremssystems führen. Dabei können die Schwellen für diese Änderungen fahrzeug- und/oder hardwarespezifisch festgelegt werden. Es kann auch ein Toleranzbereich vorgesehen werden, in dem die Differenz zu keinen Änderungen führt. Wenn dieser Toleranzbereich überschritten wird, der Unterschied zwischen der realen und hinterlegten Kennlinie so groß ist, dass ein erhöhtes Risiko für Hardwareschäden und/oder für NVH-Probleme besteht, dann kann dies zu einer Reduzierung der Anzahl von Betätigungen des Bremssystems führen, so dass möglichst bald wieder eine Messung der Bremspedalkennlinie durchgeführt bzw. erzwungen wird.
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In einer Ausführungsform werden langfristige Änderungen von Parametern des Bremssystems stärker berücksichtigt als kurzfristige Änderungen. Parameter des Bremssystems können z.B. die Dicke der Bremsbeläge, das Material der Bremsbeläge, die Menge der Bremsflüssigkeit in der Hydraulikkomponente und/oder die Verbauung (z.B. Einbaulage) der Hydraulik sein.
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Langfristige Änderungen des Bremssystems können beispielsweise durch Fahrzeugtoleranzen ab Bandende, Alterung des Bremssystems, Abnutzung, etc. verursacht werden. Kurzfristige Änderungen können beispielsweise durch Temperatur, Fading, etc. verursacht werden. Kurzfristige Änderungen werden häufig von anderen Systemen eines Fahrzeugs kompensiert. Eine zu schnelle und/oder zu große Änderung der Bremspedalkennlinie kann zu einem erhöhten Risiko für Hardwareschäden und/oder NVH-Probleme führen. Das stärkere Berücksichtigen von langfristigen Änderungen kann beispielsweise durch Vergleich einer Serie von Messungen und/oder durch stärkeres Gewichten der Messungen im Stillstand erreicht werden.
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Ein weiterer Aspekt betrifft eine Steuerungseinrichtung eines Fahrzeugs, welche dazu eingerichtet ist, ein Verfahren wie oben und/oder nachfolgend beschrieben durchzuführen.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein Fahrzeug mit einer Steuerungseinrichtung wie oben beschrieben.
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Ein weiterer Aspekt betrifft eine Verwendung eines Verfahrens zur Bestimmung einer Bremspedalkennlinie eines Fahrzeugs wie oben und/oder nachfolgend beschrieben.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein Programmelement, welches, wenn es auf einer Steuerungseinrichtung wie oben beschrieben ausgeführt wird, die Steuerungseinrichtung anleitet, das Verfahren wie oben beschrieben durchzuführen.
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Ein weiterer Aspekt betrifft ein computerlesbares Medium, auf dem ein Programmelement wie oben beschrieben gespeichert ist.
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Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren näher dargestellt.
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Figurenliste
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Es zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs nach einer Ausführungsform;
- 2 eine schematische Darstellung einer Bremspedalkennlinie nach einer Ausführungsform;
- 3 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Steifigkeitsbestimmung nach einer Ausführungsform;
- 4 eine schematische Darstellung einer Messung der Bremspedalkennlinie nach einer Ausführungsform;
- 5 eine schematische Darstellung eines Verfahrens nach einer Ausführungsform;
- 6 eine schematische Darstellung eines weiteren Verfahrens nach einer Ausführungsform.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 10 nach einer Ausführungsform. Das Fahrzeug weist eine Steuerung 35 eines Bremssystems 25 auf. Die Steuerung 35 wird mittels eines Bremspedals 12 zur Betätigung des Bremssystems 25 angesteuert, wobei das Bremssystem 25 dazu eingerichtet ist, eine Bremswirkung für das Fahrzeug 10 zu erzeugen. Das Bremspedal 12 weist einen Bremspedalsimulator 14 auf, auf den eine Bremspedalkennlinie 30 (siehe 2) angewandt wird. Das Bremssystem 25 weist vier Reibungsbremsen 20 auf, welche mit einem elektromechanischen Aktuator 21 mittels je einer Hydraulikkomponente 22 - hier schematisch als Bremsleitungen dargestellt - hydraulisch verbunden ist. Weiterhin weist das Bremssystem 25 eine Rekuperations-Bremse 15 auf, welche ebenfalls von der Steuerung 35 angesteuert wird. Die Steuerung 35 weist einen Speicher 37 auf, in dem beispielsweise die Bremspedalkennlinie 30 gespeichert werden kann. Um bei einer Bremsung eine Bremswirkung für das Fahrzeug 10 zu erzeugen, kann ausschließlich die Rekuperations-Bremse 15 verwendet werden, es kann nur die Reibungsbremse 20 verwendet werden, oder es können beide Teilbremssysteme 15 und 20 in einem prinzipiell frei wählbaren Verhältnis verwendet werden.
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2 zeigt eine schematische Darstellung einer Bremspedalkennlinie 30, 31 nach einer Ausführungsform. Dabei ist die Bremspedalkennlinie 30 eine Funktion eines Drucks in der Hydraulikkomponente 22 in Abhängigkeit von einem Weg des elektromechanischen Aktuators 21 (siehe 1). Es ist auf der y-Achse der Druck p in der Hydraulikkomponente 22 in Abhängigkeit von dem Weg s des elektromechanischen Aktuators 21 auf der x-Achse angegeben. Der Druck p kann -je nach Ausführung des Bremssystems - zusätzlich oder alternativ den Druck einem Hauptzylinder (Masterzylinder), welcher von dem Bremspedal 12 angesteuert wird und/oder mechanisch gekoppelt ist, berücksichtigen. In der gezeigten 2 ist eine erste Bremspedalkennlinie 30 einer gemessenen Bremspedalkennlinie 31 gegenübergestellt. Dabei ist deutlich eine Veränderung des Leerwegs s0 und der Steifigkeit f zwischen den beiden Bremspedalkennlinien erkennbar. Für die Messung der Bremspedalkennlinien 30, 31 können dabei mehrere Einzelmessungen - und damit Bremsungen - erforderlich sein.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 50 zur Steifigkeitsbestimmung nach einer Ausführungsform. An einem Eingang 51 stehen als Eingangsdaten der Druck p der Hydraulikkomponente 22 (siehe 1) und der Weg s des elektromechanischen Aktuators 21 zur Verfügung. Der Druck p und der Weg s (siehe 2) werden zur (Neu-)Bestimmung der Steifigkeit f, in der Komponente 52, verwendet. Der Weg s und die Steifigkeit f werden für eine Schätzung des Leerwegs s0 verwendet. Der Leerweg s0 kann etwa 0 bis 6 mm betragen. Der Leerweg s0 wird zusammen mit der Bremspedalkennlinie 30 zur Bestimmung eines Zieldrucks p* verwendet. Die Bremspedalkennlinie 30 geht außerdem in die Bestimmung der Steifigkeit f ein, beispielsweise um unplausible Messungen zu verwerfen. Der Zieldruck p* und die Steifigkeit f werden zur Bestimmung des virtuellen Zieldrucks pv verwendet. Der virtuelle Zieldruck pv und der Druck p werden an eine Transitionslogik 54 übermittelt. Die Transitionslogik 54 sorgt dafür, dass der Übergang von hydraulischer Bremsung zur regenerativen Bremsung und zurück für den Fahrer kaum oder nicht spürbar ist. Die Transitionslogik 54 kann darüber hinaus ein Signal „Blending Modus“ b berücksichtigen, mittels dessen eingestellt wird, ob rein hydraulisch (d.h. nur mittels der Reibungsbremse 20) gebremst werden soll (oder wird) oder die Bremsung durch den Generator (mittels der Rekuperations-Bremse 15) unterstützt wird. Weiter kann die Transitionslogik 54 eine Bremspedalbewegung 56 berücksichtigen, mittels derer dynamische Aspekte der Bewegung des Bremspedals 12 in die Steuerung eingehen. Als Ergebnis liefert die Transitionslogik 54 eine Zielverzögerung td. Diese steht zusammen mit dem virtuellen Zieldruck pv am Ausgang 59 der Vorrichtung 50 zur Verfügung.
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4 zeigt eine schematische Darstellung 60 eines Messvorgangs der Bremspedalkennlinie 30 nach einer Ausführungsform. Dabei wird eine Architektur des Bremssystems verwendet, bei welcher der Druck eines Hauptzylinders (Masterzylinders), welcher von dem Bremspedal 12 angesteuert wird und/oder mechanisch gekoppelt ist, berücksichtigt wird. Bei der Darstellung 60 ist auf der x-Achse eine Zeit t angetragen, während derer das Bremspedal 12 (siehe 1) betätigt und währenddessen eine Messung durchgeführt wird. Der Weg s des Bremspedals 12 ist als obere gestrichelte Kurve s gezeichnet, die Geschwindigkeit v des Bremspedals 12 ist als untere Kurve v gezeichnet. Dabei darf in dieser Ausführungsform die Geschwindigkeit v des Bremspedals 12 eine maximale Geschwindigkeit vmax nicht überschreiten, damit dynamische Effekte (z.B. der Bremsflüssigkeit) die Messung nicht unbrauchbar machen. Eine Messung 62 findet zwischen einer Startzeit ts und einer Endezeit te statt. Zu der Startzeit ts muss die Bestimmung des Leerwegs s0 (siehe 3) erfolgreich abgeschlossen sein. Vor der Startzeit ts, zu einer Zeit t0, müssen die Schnüffelbohrungen geschlossen sein. Während der Messung 62 darf kein Volumenverblenden (z.B. an der Vorderachse) stattfinden. Als Volumenverblendung wird der Vorgang bezeichnet, bei dem durch die Pedalbetätigung des Bremspedals 12 verschobene Volumina nicht in die Radbremszangen befördert werden, sondern an einem anderen Ort gespeichert werden, und damit den Aufbau des hydraulischen Bremsmoments verhindern, um auf diese Weise das zur Verfügung gestellte Generatormoment vollends zu nutzen. Außerdem darf kein Reglereingriff (Controller-Intervention, z.B. durch ein ABS) stattfinden.
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5 zeigt eine schematische Darstellung eines Verfahrens nach einer Ausführungsform in einem Flussdiagramm 80. In einem Schritt 81 wird eine Messung der Bremspedalkennlinie 30 (siehe 2) durchgeführt. Die Messung der Bremspedalkennlinie 30 wird z.B. nach einer vordefinierten Anzahl von Betätigungen des Bremssystems 25 (und/oder einem anderen dynamisch ermittelten Kriterium) durchgeführt. Die Messung findet mittels des elektromechanischen Aktuators 21 statt. Bei einigen Ausführungsformen wird eine Architektur des Bremssystems verwendet, bei welcher der Druck eines Hauptzylinders (Masterzylinders), welcher von dem Bremspedal 12 angesteuert wird und/oder mechanisch gekoppelt ist, alternativ oder zusätzlich berücksichtigt. Bei der Messung wird mindestens ein Teil der Bremswirkung mittels der Reibungsbremse 20 erzeugt. In einem Schritt 82 wird die gemessenen Bremspedalkennlinie 31 in einem Speicher abgespeichert. Beispielsweise kann die Bremspedalkennlinie 31 in einem Steuerungssystem des Fahrzeugs hinterlegt werden und damit auch bei Bremsungen genutzt werden, bei denen die Rekuperations-Bremse beteiligt ist. Dabei kann es sinnvoll sein, nicht jede gemessene Bremspedalkennlinie abzuspeichern, beispielsweise wenn die Messung inkonsistent oder nicht vollständig ist. In einem Schritt 83 wird die Bremspedalkennlinie, die bisher in dem Bremssystem verwendet wurde, durch die gemessene Bremspedalkennlinie ersetzt. Dabei können vordefinierte Kriterien für das Ersetzen an die gemessene Bremspedalkennlinie angewandt werden. Beispielsweise können starke Abweichungen von der bisher verwendeten Bremspedalkennlinie als unplausibel verworfen werden.
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6 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Verfahrens nach einer Ausführungsform in einem Flussdiagramm 100. Das Verfahren startet in einem Schritt 101. In einem Schritt 102 wird überprüft, ob das Fahrzeug 10 (siehe 1) stillsteht oder sich bewegt. Steht das Fahrzeug 10 still, dann wird in einem Schritt 103 eine Messung bei Stillstand durchgeführt, wie das oben detailliert erläutert ist. Dabei kann z.B. ein elektromechanischer Aktuator angesteuert werden, um so eine Bremsung bei Stillstand durchzuführen und dabei eine Messung durchzuführen und ggf. abzuspeichern. Dabei kann in einer Ausführungsform die Messung der Bremspedalkennlinie bei Stillstand auch unabhängig von der vordefinierten Anzahl von Betätigungen des Bremssystems - und z.B. auch unabhängig von dem Stand eines Zählers, welcher eine Anzahl von nichtmessenden Bremsungen zählt - durchgeführt werden. Bei dieser Messung bei Stillstand kann der Fahrer sich außerhalb des Fahrzeugs 10 befinden. In einem Schritt 104 wird überprüft, ob die Messung bestimmten Kriterien genügt (siehe oben) oder ob die Messung verworfen werden muss. Wird die Messung als erfolgreich beurteilt, dann wird in einem Schritt 105 die Bremspedalkennlinie, die bisher in dem Bremssystem verwendet wurde, durch die gemessene Bremspedalkennlinie ersetzt und der Zähler auf null gesetzt. Anschließend kann das Verfahren in einem Schritt 114 beendet werden oder in dem Schritt 101 von Neuem beginnen.
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Wenn das Fahrzeug 10 nicht stillsteht, dann wird in einem Schritt 106 überprüft, ob ein Neustart des Fahrzeugs 10 stattgefunden hat. Wenn ja, wird in einem Schritt 107 der Zähler eingelesen. Anschließend wird in einem Schritt 108 überprüft, ob der Zähler einen vordefinierten Wert überschritten hat. Wenn ja, dann wird in einem Schritt 109 bei der nächsten Bremsung eine Beteiligung der Reibungsbremse 20 (siehe 1) erzwungen und/oder die nächste Bremsung ausschließlich mittels der Reibungsbremse 20 durchgeführt. Danach wird in einem Schritt 112 die Bremspedalkennlinie, die bisher in dem Bremssystem verwendet wurde, durch die gemessene Bremspedalkennlinie ersetzt und der Zähler auf null gesetzt. Wenn in Schritt 108 festgestellt wird, dass der Zähler einen vordefinierten Wert noch nicht überschritten hat, dann wird in einem Schritt 110 eine „normale“ Bremsung durchgeführt. Findet in einem Schritt 110 während dieser Bremsung eine erfolgreiche Messung der Bremspedalkennlinie statt, dann wird in dem Schritt 112 die Bremspedalkennlinie, die bisher in dem Bremssystem verwendet wurde, durch die gemessene Bremspedalkennlinie ersetzt - bzw. in mehreren kleinen Schritten angepasst („sanftes“ oder „inkrementelles“ Ändern) - und der Zähler auf null gesetzt. Ansonsten wird in einem Schritt 113 der Zähler inkrementiert. Anschließend kann das Verfahren in einem Schritt 114 beendet werden oder in dem Schritt 101 von Neuem beginnen.