DE102019218151A1 - Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse mit einem elektrischen Aktuator für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug eine Betriebsbremse und die automatisierte Feststellbremse umfasst, wobei eine Aktuierung der Feststellbremse bei einer Feststellbremsanforderung erfolgt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges unterhalb einer definierten Geschwindigkeitsschwelle ist, wobei zur Ermittlung der Geschwindigkeit wenigstens eine Raddrehzahlinformation des Kraftfahrzeugs ausgewertet wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass bei Nichtverfügbarkeit der Raddrehzahlinformation die Aktuierung der Feststellbremse bei einer Feststellbremsanforderung erfolgt, wenn wenigstens zwei definierte Bedingungen erfüllt sind. Weiterhin ist eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung vorgesehen.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse mit einem elektrischen Aktuator für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug eine Betriebsbremse und die automatisierte Feststellbremse umfasst, wobei eine Aktuierung der Feststellbremse bei einer Feststellbremsanforderung erfolgt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges unterhalb einer definierten Geschwindigkeitsschwelle ist, wobei zur Ermittlung der Geschwindigkeit wenigstens eine Raddrehzahlinformation des Kraftfahrzeugs ausgewertet wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass bei Nichtverfügbarkeit der Raddrehzahlinformation die Aktuierung der Feststellbremse bei einer Feststellbremsanforderung erfolgt, wenn wenigstens zwei definierte Bedingungen erfüllt sind. Weiterhin ist eine entsprechend ausgestaltete Vorrichtung vorgesehen.
• Stand der Technik
• Aus dem Stand der Technik sind elektromechanische Feststellbremsen bekannt, die es erlauben ein Kraftfahrzeug im Stillstand zu verriegeln. Dies kann auch automatisiert erfolgten. Weiterhin ist bekannt, zur Schätzung der Fahrzeuggeschwindigkeit, bzw. des Fahrzeugstillstandes Raddrehzahlfühler zu verwenden. Weiterhin ist bekannt bei Ausfall der Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation die Feststellbremse mehrstufig über einen längeren Zeitraum hinweg zuspannt (Incremental Force Application), solange ein Feststellbremstaster in Richtung „Verriegelung“ betätigt wird.
• Weiterhin ist bekannt, dass zur Steigerung der Ausfallsicherheit zwei Steuergeräte zur Ansteuerung der Feststellbremsen verwendet werden, bspw. das ESP-Steuergerät und ein Hilfs-Steuergerät. Bei derart verteilten Feststellbremssystemen kann es jedoch dazu kommen, dass bei Ausfall des ESP-Steuergerätes der APB-Taster nicht mehr eingelesen werden kann. Auch kann die Geschwindigkeitsinformation entfallen, da die Raddrehzahlfühler in der Regel über das ESP-Steuergerät versorgt und ausgelesen werden. Obwohl man durch eine derartige Anordnung in Bezug auf die Ansteuerung der beiden Feststellbremsen eine Redundanz schafft, kann der Stillstand nicht sicher detektiert, und damit auch nicht ohne weiteres das Fahrzeug gesichert werden. Ein Zuspannen der Parkbremsaktuatoren während der Fahrt ist aus Sicherheitsaspekten zu vermeiden.
• Offenbarung der Erfindung
• Vorteilhaft ermöglicht hingegen das erfindungsgemäße Verfahren und Vorrichtung die Sicherheit des Systems und die Verfügbarkeit der Feststellbremsfunktion zu steigern. Auch kann eine Notwendigkeit für eine Redundanz von Raddrehzahlfühler vermieden werden. Ermöglicht wird dies gemäß der Erfindung durch die in den unabhängigen Patentansprüchen angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse mit einem elektrischen Aktuator für ein Kraftfahrzeug, wobei das Kraftfahrzeug eine Betriebsbremse und die automatisierte Feststellbremse umfasst, wobei eine Aktuierung der Feststellbremse bei einer Feststellbremsanforderung erfolgt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges unterhalb einer definierten Geschwindigkeitsschwelle ist, wobei zur Ermittlung der Geschwindigkeit wenigstens eine Raddrehzahlinformation des Kraftfahrzeugs ausgewertet wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass bei Nichtverfügbarkeit der Raddrehzahlinformation die Aktuierung der Feststellbremse bei einer Feststellbremsanforderung erfolgt, wenn wenigstens zwei definierte Bedingungen erfüllt sind.
• Hierunter wird verstanden, dass normalerweise die Feststellbremse nur dann aktuiert werden kann, wenn eine Raddrehzahlinformation vorliegt und diese anzeigt, dass das Fahrzeug unterhalb einer definierten Geschwindigkeit fährt oder steht. Liegt jedoch bei einer Feststellbremsanforderung in einer spezifischen Situation keine Information über eine Raddrehzahl vor, kann in einer Art Notfallbetrieb trotzdem eine Aktuierung der Feststellbremse erfolgen, wenn zwei andere Bedingungen erfüllt sind. Hierdurch kann vorteilhaft die Verfügbarkeit der Feststellbremsfunktion gesteigert werden. Trotzdem wird eine ausreichend hohe Sicherheit gewährleistet. Auf diese Weise kann auch bei einem Ausfall eines Steuergerätes, welches die Feststellbremse ansteuert und über Raddrehzahlen, bzw. Radgeschwindigkeiten verfügt, eine Kompensation des ausgefallenen Steuergeräts durch ein alternatives Steuergerät ermöglicht werden, wobei das alternative Steuergerät nicht über Raddrehzahlen, bzw. Radgeschwindigkeiten verfügen muss.
• In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass als Bedingung definiert ist, dass ein Stillstand des Kraftfahrzeugs für eine definierte erste Zeitdauer ermittelt wird.
• Hierunter wird verstanden, dass eine der wenigstens zwei definierten Bedingungen ist: die Ermittlung eines Stillstands des Kraftfahrzeugs für eine definierte Zeitdauer. Das heißt, die die Aktuierung der Feststellbremse kann nur dann erfolgen, wenn ein Stillstand des Kraftfahrzeugs für eine definierte Zeitdauer ermittelt wird, sowie eine weitere definierte Bedingung erfüllt ist. Hierbei ist zu betonen, dass die Ermittlung des Stillstandes für eine definierte Zeitdauer erfolgen muss. Hierdurch wird die Validität der korrekten Erkennung eines tatsächlichen Stillstandes verbessert und somit die Sicherheit gesteigert.
• In einer möglichen Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass der Stillstand des Kraftfahrzeugs anhand wenigstens einer der folgenden Größen ermittelt wird:
• - eine Drehzahl eines Antriebsmotors des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Elektromotors;
• - eine Drehzahl eines Getriebes des Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Differentialgetriebes;
• - einer GPS-Position und/oder terrestrischen Signals bzgl. des Kraftfahrzeugs;
• - einer Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs;
• - einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs.
• Hierunter wird verstanden, dass der Stillstand anhand einer oder mehreren den Stillstand repräsentierenden Größen ermittelt wird. Da eine Voraussetzung hierfür die Nicht-Verfügbarkeit der Raddrehzahlinformation ist, scheidet diese Größe zur Ermittlung des Fahrzeugstillstandes aus. Alternative, geeignete Größen sind hierfür aufgelistet. Ein Stillstand des Kraftfahrzeugs wird dabei vorteilhaft mittels Auswertung der definierten Größe ermittelt. Aufgrund der Nicht-Verfügbarkeit der Raddrehzahl in dem Steuergerät, besteht eine Möglichkeit dafür, dass die Raddrehzahlsensoren die Raddrehzahlen nicht oder zumindest nicht korrekt in dieser Situation ermitteln. Vorteilhaft wird die definierte alternative Größe daher durch einen anderen Sensor bestimmt, als die Raddrehzahlen.
• Beispielhaft sei hierzu ausgeführt: Eine Stützgröße zur Ermittlung des Fahrzeugstillstandes können die Beschleunigungswerte des Chassis sein, die z.B. in einem Airbag-Steuergerät vorliegen. Sind diese Werte über einen längeren Zeitraum (ebenfalls mehrere Sekunden) unverändert, so ist von einem stehenden Fahrzeug auszugehen. Dabei können die Werte für die Längs- bzw. Querbeschleunigung durchaus Werte ungleich „0“ aufweisen, wenn das Fahrzeug z.B. an Steigung/Gefälle steht. Durch Beschleunigen / Bremsen / Kurvenfahren, erfahren die Beschleunigungswerte in die jeweilige Richtung Änderungen, sind also nicht konstant.
• In einer bevorzugten Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass als Bedingung definiert ist, dass die Betriebsbremse für eine definierte zweite Zeitdauer aktiviert ist.
• Hierunter wird verstanden, dass als eine der wenigstens zwei definierten Bedingungen ist: die Aktivierung der Betriebsbremse für eine definierte Zeitdauer. Das heißt, die Aktuierung der Feststellbremse kann nur dann erfolgen, wenn die Betriebsbremse zumindest für eine definierte Zeitdauer aktiv ist, sowie eine weitere definierte Bedingung erfüllt ist. Hierbei ist zu betonen, dass die Aktivierung der Betriebsbremse für eine definierte Zeitdauer erfolgen muss. Hierdurch wird die Validität der korrekten Erkennung eines tatsächlichen Bremsvorgangs verbessert und somit die Sicherheit gesteigert.
• Zur Verdeutlichung sei ausgeführt: Wenn die reguläre Steuerung der Feststellbremse mittels des ESP-Steuergerätes erfolgt und dieses defekt ist, liegen keine Raddrehzahlen mehr vor, ebenfalls ist die Feststellbremstaste nicht mehr verfügbar. In diesem Fall soll die Feststellbremse mittels eines alternativen Steuergerätes verriegelt werden können. Die Stillstandserkennung kann in diesem Fall über die Motordrehzahl erfolgen, welche aber bei entsprechenden Straßenverhältnissen eine fehlerhafte Fahrzeuggeschwindigkeitsinformation liefern könnte (siehe Ausführungen zu 3). Um dem zu entgehen wird vorgeschlagen, dass das Bremspedal für mindestens eine erste Zeitdauer gedrückt werden muss und die Motorwellendrehzahl für mindestens eine zweite Zeitdauer keine bzw. hinreichend kleine Motorrotation anzeigt. Das bedeutet: Die Zeitdauer muss lang genug sein, um jede Low-µ-Situation mit „fehlerhaft“ erkanntem Fahrzeugstillstand abzudecken.
• Beispielrechnung: Die Zeit t, die ein Fahrzeug benötigt um von einer Startgeschwindigkeit v₀ auf eine Endgeschwindigkeit v₁ zu verzögern kann wie folgt berechnet werden:

  $$t=\frac{{\nu }_0-{\nu }_1}{\alpha }$$
  Startgeschwindigkeit:	$${\nu }_0=50\raisebox{1ex}{$km$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$h$}\right.\sim 14\raisebox{1ex}{$m$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$s$}\right.$$
  Endgeschwindigkeit (Stillstand):	$${\nu }_1=0\raisebox{1ex}{$km$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$h$}\right.=0\raisebox{1ex}{$m$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$s$}\right.$$
  Verzögerung auf low-µ:	$$\alpha =\mathrm{0,3}g\sim 3\raisebox{1ex}{$m$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$s^2$}\right.$$
  → Benötigte Zeit:	$$t=\frac{14\raisebox{1ex}{$m$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$s$}\right.-0\raisebox{1ex}{$m$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$s$}\right.}{3\raisebox{1ex}{$m$}\!\left/ \!\raisebox{-1ex}{$s^2$}\right.}=\mathrm{4,6}s$$

• Für die erste (und/oder auch zweite) Zeitdauer kann z. B. 10 Sekunden gewählt werden. D.h. auch relativ hohe Geschwindigkeiten trotz Straßenreibwerte von nur µ = 0,3 werden berücksichtigt. Sollte das Fahrzeug beim Bremsvorgang instabil werden, kann der Fahrer die Bremse kurzfristig wieder lösen und erneut bremsen. Damit startet der „Timer“ von neuem.
• In einer alternativen Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierung der Betriebsbremse ermittelt wird, wenn zumindest eine der folgenden Situationen vorliegt:
• - eine Betätigung eines Bremspedals mittels eines Sensors erfasst wird;
• - eine Betätigung des Bremspedals mittels eines Schalters erfasst wird;
• - eine Betätigung des Bremspedals mittels eines Wegsensors ermittelt wird;
• - eine Betätigung des Bremspedals mittels eines Drucksensors ermittelt wird;
• - ein Mindestdruck im Bremssystem mittels eines Drucksensors ermittelt wird;
• - eine Mindestauslenkung bei einem elektromechanischen Bremsdruckerzeuger ermittelt wird;
• - ein Mindeststrom bei einer rekuperativen Bremsung mittels eines Generators ermittelt wird.
• Hierunter wird verstanden, dass anhand oder unter Berücksichtigung einer oder mehrerer der genannten Größen abgeschätzt wird, ob eine ausreichende Bremswirkung erzielt werden könnte, wenn die beschriebene Situation eine definierte Zeitdauer vorliegt. Beispielhaft sei hierzu ausgeführt: Um sicherzustellen, dass die Bremswirkung auch wirklich vorhanden ist, wird vorgeschlagen, dass über den elektromechanischen Bremskraftverstärker (Bosch iBooster) ein Mindestweg oder/und Mindestdruck bereitgestellt wird. Dabei kann der Mindestweg über die ohnehin im iBooster vorhandene Sensorik sicher erkannt werden. Außerdem ist in der Regel der Zusammenhang zwischen Weg und Druck bei iBooster-Systemen bekannt. Dieser Zusammenhang kann z.B. dazu verwendet werden um auf „Luft“ im Bremskreis zu erkennen. D.h. ist der Weg bekannt, ist damit auch der Bremsdruck im System bekannt.
• Alternativ kann in Bremssystemen der Bremspedalweg auch mittels Schalter ausgelesen werden. Dieses Signal ist digital (Bremsung ja/nein), aber auch hierdurch ist eine Pedalbetätigung erkennbar. Alternativ kann der Bremsdruck auch direkt in den Bremskreisen gemessen und dem Steuergerät, bzw. den Steuergeräten zur Verfügung gestellt werden. Sollte das zweite Steuergerät im Feststellbremsverbund kein Bremsensteuergerät sein, so muss diesem Steuergerät ebenfalls entsprechende weitere Bremsinformationen bereitgestellt werden. Das zweite Steuergerät kann z.B. das Motorsteuergerät oder ein anderes im Fahrzeugverbund befindliches Steuergerät sein, welches Feststellbrems-spezifische Erweiterungen aufweist (z.B. Endstufe für mindestens einen Feststellbremsaktuator einschließlich der zugehörigen Messtechnik).
• In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfüllung der wenigstens zwei definierten Bedingungen die Aktuierung der Feststellbremse mehrstufig erfolgt.
• Hierunter wird verstanden, dass bei einem Zuspannen der Feststellbremse in einer Situation ohne vorliegende Raddrehzahlinformation der Zuspannvorgang zweistufig oder mehrstufig erfolgt. Das heißt, es wird nicht sofort die finale Position des Feststellbremsaktuators eingestellt, welche eine für die dauerhafte Feststellung benötigte Klemmkraft liefert. Die Einstellung der finalen Position erfolgt erst über eine oder mehrere Zwischenstufen. Die Einstellung der finalen Position ist dabei vorteilhafterweise von weiteren Bedingungen abhängig, bspw. davon, dass (weiterhin) keine Bewegung des Kraftfahrzeugs festgestellt wird. Allgemeine Voraussetzung für die Aktivierung ist weiterhin die Erfüllung der beiden definierten Bedingungen.
• In einer möglichen Ausführung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Stufe der Aktuierung der Feststellbremse ein Sicherheitstest erfolgt, wobei während des Sicherheitstest zumindest eine einen Stillstand des Kraftfahrzeugs repräsentierende Größe überwacht wird, und wenn ein Stillstand des Kraftfahrzeugs während des Sicherheitstests ermittelt ist, in einer zweiten Stufe der Aktuierung der Feststellbremse, eine Klemmkraft zum dauerhaften Halten des Kraftfahrzeugs eingestellt wird.
• Hierunter wird verstanden, dass ein finales Zuspannen der Feststellbremse erst dann erfolgt, wenn ein Stillstand des Kraftfahrzeugs während dem Sicherheitstest ermittelt wird. Bspw. wird hierfür die gleiche Größe wie bei der ersten Bedingung beobachtet, um zu ermitteln, ob während der Zeit des Sicherheitstests ein Stillstand vorliegt, bspw. die Drehzahl des Antriebsmotors oder die Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs oder eine andere der oben beschriebenen Größen. Das heißt, in einer ersten Stufe erfolgt ein Sicherheitstest. Hierfür wird bspw. eine inkrementelle Steigerung der Klemmkraft der Feststellbremse ausgeführt. Während dieser Klemmkraftsteigerung wird beobachtet, ob das Fahrzeug stillsteht. Wenn dieser Sicherheitstest positiv evaluiert wurde, d.h. keine Bewegung des Fahrzeugs während dem Test erkannt wurde, dann wird die zweite Stufe der Aktuierung ausgeführt. In der zweiten Stufe erfolgt die Einstellung der finalen, zum dauerhaften Halten benötigten Klemmkraft.
• In einer bevorzugten Weiterbildung ist das Verfahren dadurch gekennzeichnet, dass als Sicherheitstest wenigstens einer der folgenden Schritte ausgeführt wird:
• - Zuspannen der Feststellbremse durch Ansteuerung des Aktuators auf eine erste Position, welche einen Anteil der Klemmkraft zum dauerhaften Halten des Kraftfahrzeugs erzeugt und Halten der ersten Position für eine definierte erste Zeitdauer;
• - Zuspannen der Feststellbremse durch Ansteuerung des Aktuators auf eine weitere Position, welche eine zur vorherigen Position erhöhte Klemmkraft erzeugt und Halten der weiteren Position für eine definierte weitere Zeitdauer;
• - Zuspannen der Feststellbremse durch Ansteuerung des Aktuators auf die finale Position, welche eine Klemmkraft zum dauerhaften Halten des Kraftfahrzeugs erzeugt und Lösen der Feststellbremse durch Einstellen der Ausgangsposition des Aktuators.
• Vorteilhafterweise werden die genannten Schritte in der dargestellten Reihenfolge ausgeführt. Wobei der zweite Schritt mehrfach wiederholt werden kann. Bspw. wird der zweite Schritt solange wiederholt, bis als eingestellte Klemmkraft der final benötigten Klemmkraft entspricht. In einer alternativen Ausgestaltung kann das Lösen der Feststellbremse nach Erreichen der final benötigten Klemmkraft entfallen.
• Zur Verdeutlichung: Die Parkbremse wird leicht zugespannt und in dieser Position für z.B. 3 Sekunden gehalten. Ergeben sich dadurch keine Rückwirkungen auf das Motordrehzahlsignal oder die Beschleunigungswerte, ist davon auszugehen, dass das Fahrzeug steht. Durch das leichte Zuspannen, wird dem System Motor-Differential-Achse ein Freiheitsgrad genommen bzw. durch das aufgeprägte Bremsmoment eingeschränkt, was sich in einer Motordrehzahländerung niederschlagen muss, sollte sich das Fahrzeug noch bewegen.
• In einer weiteren Alternative kann auch ein direktes Einstellen der final benötigten Klemmkraft aus der Ruheposition erfolgen, wobei umgehendes Öffnen der Feststellbremse erfolgt sobald die finale Position erreicht wird und/oder ein Stillstand des Kraftfahrzeugs anhand der beobachteten Größe nicht mehr bestätigt werden kann.
• Zur Verdeutlichung: Die Parkbremse wird kurz zugespannt und sofort wieder geöffnet. Ergeben sich dadurch keine Rückwirkungen auf das Motordrehzahlsignal oder die Beschleunigungswerte, ist davon auszugehen, dass das Fahrzeug steht. Durch das kurze Zuspannen, wird dem System Motor-Differential-Achse ein Freiheitsgrad genommen was sich in einer Motordrehzahländerung niederschlagen muss, sollte sich das Fahrzeug noch bewegen.
• Dieses Verfahren kann beispielsweise in Software oder Hardware oder in einer Mischform aus Software und Hardware beispielsweise in einem Steuergerät implementiert sein. Der hier vorgestellte Ansatz schafft ferner eine Vorrichtung, die ausgebildet ist, um die Schritte einer Variante eines hier vorgestellten Verfahrens in entsprechenden Einrichtungen durchzuführen, anzusteuern bzw. umzusetzen. Auch durch diese Ausführungsvariante der Erfindung in Form einer Vorrichtung kann die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe schnell und effizient gelöst werden.
• Unter einer Vorrichtung kann vorliegend ein elektrisches Gerät verstanden werden, das Sensorsignale verarbeitet und in Abhängigkeit davon Steuer- und/oder Datensignale ausgibt. Die Vorrichtung kann eine Schnittstelle aufweisen, die hard- und/oder softwaremäßig ausgebildet sein kann. Bei einer hardwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen beispielsweise Teil eines sogenannten System-ASICs sein, der verschiedenste Funktionen der Vorrichtung beinhaltet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Schnittstellen eigene, integrierte Schaltkreise sind oder zumindest teilweise aus diskreten Bauelementen bestehen. Bei einer softwaremäßigen Ausbildung können die Schnittstellen Softwaremodule sein, die beispielsweise auf einem Mikrocontroller neben anderen Softwaremodulen vorhanden sind. Als Vorrichtung kann bspw. eine Feststellbremse und/oder eine Bremsvorrichtung und/oder ein Bremssystem und/oder ein Steuergerät und/oder ein entsprechender Sensor verstanden werden.
• Erfindungsgemäß ist ein Feststellbremssystem für ein Kraftfahrzeug vorgesehen, das eingerichtet ist, das zuvor beschriebene Verfahren auszuführen, wobei das Feststellbremssystem wenigstens eine Feststellbremse umfasst, welche aus wenigstens zwei Steuergeräten ansteuerbar ausgestaltet ist, wobei wenigstens ein Steuergerät keine Raddrehzahlinformationen umfasst.
• In einer vorteilhaften Ausführung umfasst das Feststellbremssystem wenigstens zwei Feststellbremsen, welche an zwei unterschiedlichen Fahrzeugrädern angebracht sind sowie wenigstens zwei Steuergeräte zur Ansteuerung der Feststellbremsen, wobei jeweils einer Feststellbremse ein Steuergerät zugeordnet ist.
• Von Vorteil ist auch ein Computerprogrammprodukt oder Computerprogramm mit Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger oder Speichermedium wie einem Halbleiterspeicher, einem Festplattenspeicher oder einem optischen Speicher gespeichert sein kann und zur Durchführung, Umsetzung und/oder Ansteuerung der Schritte des Verfahrens nach einer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet wird, insbesondere wenn das Programmprodukt oder Programm auf einem Computer oder einer Vorrichtung ausgeführt wird.
• Ausführungsformen
• Es ist darauf hinzuweisen, dass die in der Beschreibung einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Weitere Merkmale und Zweckmäßigkeit der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beigefügten Figuren.
• Von den Figuren zeigt:
• 1 eine schematische Schnittansicht einer Bremsvorrichtung mit einer automatischen Feststellbremse in „motor on caliper“ Bauweise; und
• 2 eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit Korrelation zwischen Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit; und
• 3 eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit fehlender Korrelation zwischen Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit; und
• 4 eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung.
• 1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Bremsvorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug. Die Bremsvorrichtung 1 weist dabei eine automatisierte Feststellbremse 13 auf (auch automatische Feststellbremse oder automatisierte Parkbremse, kurz APB genannt), die mittels eines elektromechanischen Aktuators 2 (Elektromotor), eine Klemmkraft zum Festsetzen des Fahrzeugs ausüben kann. Der elektromechanische Aktuator 2 der dargestellten Feststellbremse 13 treibt hierfür eine in einer axialen Richtung gelagerte Spindel 3, insbesondere eine Gewindespindel 3, an. An ihrem dem Aktuator 2 abgewandten Ende ist die Spindel 3 mit einer Spindelmutter 4 versehen, die im zugespannten Zustand der automatisierten Feststellbremse 13 an dem Bremskolbens 5 anliegt. Die Feststellbremse 13 übertragt auf diese Weise eine Kraft auf die Bremsbeläge 8, 8', bzw. die Bremsscheibe 7. Die Spindelmutter liegt dabei an einer inneren Stirnseite des Bremskolbens 5 (auch Rückseite des Bremskolbenbodens oder innerer Kolbenboden genannt) an. Die Spindelmutter 4 wird bei einer Drehbewegung des Aktuators 2 und einer resultierenden Drehbewegung der Spindel 3 in der axialen Richtung verschoben. Die Spindelmutter 4 und der Bremskolben 5 sind in einem Bremssattel 6 gelagert, der eine Bremsscheibe 7 zangenartig übergreift.
• Zu beiden Seiten der Bremsscheibe 7 ist jeweils ein Bremsbelag 8, 8' angeordnet. Im Fall eines Zuspannvorgangs der Bremsvorrichtung 1 mittels der automatisierten Feststellbremse 13 dreht sich der Elektromotor (Aktuator 2), woraufhin die Spindelmutter 4 sowie der Bremskolben 5 in der axialen Richtung auf die Bremsscheibe 7 zubewegt werden, um so eine vorbestimmte Klemmkraft zwischen den Bremsbelägen 8, 8' und der Bremsscheibe 7 zu erzeugen. Aufgrund des Spindelantriebs und der damit verbundenen Selbsthemmung wird eine bei der Feststellbremse 13 mittels einer Ansteuerung des Elektromotors erzeugte Kraft auch bei einer Beendigung der Ansteuerung weiter gehalten.
• Die automatisierte Feststellbremse 13 ist bspw. wie abgebildet als „motor on caliper“ System ausgebildet und mit der Betriebsbremse 14 kombiniert. Man könnte die Feststellbremse 13 auch als in das System der Betriebsbremse 14 integriert ansehen. Sowohl die automatisierte Feststellbremse 13 als auch die Betriebsbremse 14 greifen dabei auf denselben Bremskolben 5 sowie denselben Bremssattel 6 zu, um eine Bremskraft auf die Bremsscheibe 7 aufzubauen. Die Betriebsbremse 14 besitzt jedoch einen separaten hydraulischen Aktuator 10, bspw. ein Fußbremspedal mit einem Bremskraftverstärker. Die Betriebsbremse 14 ist in 1 als hydraulisches System ausgestaltet, wobei der hydraulische Aktuator 10 durch die ESP-Pumpe oder einen elektromechanischen Bremskraftverstärker (bspw. Bosch iBooster) unterstützt oder durch diese umgesetzt werden kann. Auch weitere Ausführungsformen des Aktuators 10 sind denkbar, bspw. in Form einer sogenannten IPB (Integrated Power Brake), welche im Grundsatz ein Brake-by-Wire-System darstellt, bei welchem ein Plunger benutzt wird, um hydraulischen Druck aufzubauen. Bei einer Betriebsbremsung wird eine vorbestimmte Klemmkraft zwischen den Bremsbelägen 8, 8' und der Bremsscheibe 7 hydraulisch aufgebaut. Zum Aufbau einer Bremskraft mittels der hydraulischen Betriebsbremse 14 wird ein Medium 11, insbesondere eine im Wesentlich inkompressible Bremsflüssigkeit 11, in einen durch den Bremskolben 5 und den Bremssattel 6 begrenzten Fluidraum gepresst. Der Bremskolben 5 ist gegenüber der Umgebung mittels eines Kolbendichtring 12 abgedichtet.
• Die Ansteuerung der Bremsaktuatoren 2 und 10 erfolgt mittels einer oder mehrere Endstufen, d.h. mittels eines Steuergeräts 9, bei dem es sich bspw. um ein Steuergerät eines Fahrdynamiksystems, wie ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm) oder ein sonstiges Steuergerät handeln kann.
• Bei einer Ansteuerung der automatisierten Feststellbremse 13 müssen zuerst der Leerweg bzw. das Lüftspiel überwunden werden, bevor eine Bremskraft aufgebaut werden kann. Als Leerweg wird bspw. der Abstand bezeichnet, den die Spindelmutter 4 durch die Rotation der Spindel 3 überwinden muss, um in Kontakt mit dem Bremskolben 5 zu gelangen. Als Lüftspiel wird der Abstand zwischen den Bremsbelägen 8, 8' und der Bremsscheibe 7 bei Scheibenbremsanlagen von Kraftfahrzeugen bezeichnet. Insbesondere die Überwindung des Leerwegs dauert in Bezug auf die Gesamtansteuerung, insbesondere bei der automatisierten Feststellbremse 13, in der Regel relativ lang. Am Ende einer derartigen Vorbereitungsphase sind die Bremsbeläge 8, 8' an die Bremsscheibe 7 angelegt und der Kraftaufbau beginnt bei einer weiteren Ansteuerung. 1 zeigt den Zustand des bereits überwundenen Leerwegs und Lüftspiels. Hierbei sind die Bremsbeläge 8, 8' an die Bremsscheibe 7 angelegt und sämtliche Bremsen, d.h. die Feststellbremse 13 als auch die Betriebsbremse 14, können bei einer folgenden Ansteuerung sofort eine Bremskraft an dem entsprechenden Rad aufbauen.
• 2 zeigt eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs 15 mit Korrelation zwischen der Motordrehzahl und der Fahrzeuggeschwindigkeit. Hierbei ist ein Kraftfahrzeug 15 schematisch gezeichnet, welches sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit v in Pfeilrichtung bewegt. Das Kraftfahrzeug 15 weist dabei einen Antriebsmotor 18 auf, welcher bspw. als Elektromotor ausgestaltet ist. Ein Drehzahlsensor 19 misst die Drehzahl des Antriebsmotors 18. Die Drehgröße des Antriebsmotors ist mit dem Drehpfeil n_Mot dargestellt. Das Antriebsmoment wird über ein Getriebe 20, bspw. ein Differentialgetriebe an die Hinterräder 16 übersetzt. Hierbei ist am Getriebe 20 ein Drehzahlsensor 21 ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 15 weist weiterhin an den beiden hinteren Fahrzeugrädern 16 jeweils eine Bremsvorrichtung 1 mit jeweils einer elektromechanischen Feststellbremse 13 auf. Weiterhin sind zwei Steuergerät 9a, 9b zur Ansteuerung der Feststellbremsen 13 vorgesehen. Hierbei kann das Steuergerät 9a zur Ansteuerung einer der beiden Feststellbremsen 13, bspw. der Feststellbremse 13 am rechten hinteren Fahrzeugrad 16 ausgestaltet sein. Dieses Steuergerät 9a kann bspw. als ESP-Steuergerät ausgestaltet sein. Das Steuergerät 9b kann zur Ansteuerung der anderen der beiden Feststellbremsen 13, bspw. der Feststellbremse 13 am linken hinteren Fahrzeugrad 16 ausgestaltet sein. Dieses Steuergerät 9b kann bspw. als Steuergerät für einen elektromechanischen Bremskraftverstärker (Bosch iBooster) ausgestaltet sein. An den Fahrzeugrädern 16 sind Raddrehzahlsensoren 17 angebracht. Die Drehrichtung des linken Hinterrades ist mit einem Drehpfeil n_RL darstellt. Die Drehrichtung des rechten Hinterrades ist mit einem Drehpfeil n_RR darstellt. Darüber hinaus weist das Kraftfahrzeug 15 einen Empfänger 22 für Positionssignale, bspw. GPS-Signale oder ein terrestrisch gebundenes System auf. Weiterhin weist das Kraftfahrzeug 15 einen Beschleunigungssensor 23, bspw. einen Inertialsensor auf.
• Die Drehzahlsensoren 17 werden mittels z.B. des einen als ESP ausgestalteten Steuergeräts 9a versorgt und ausgewertet. Fällt nun das ESP aus, kann das zweite Steuergerät 9b weiterhin die zugeordnete Feststellbremse 13 steuern. Es fehlt jedoch die Radgeschwindigkeiten und damit die Fahrzeuggeschwindigkeit. Die Fahrzeuggeschwindigkeit kann hierbei jedoch z.B. über die Drehzahl des Elektromotors abgeschätzt werden. In 2 ist hierzu die Korrelation zwischen Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit dargestellt. Durch das Differential können sich die beiden angetriebenen Räder auch leicht unterschiedliche schnell drehen. Dies ist insbesondere bei Kurvenfahrten der Fall. Bei geradeaus Fahrt, sind die Raddrehzahlen an der Hinterachse jedoch gleich groß. Sollte in diesem Fall die Raddrehzahlinformation über die Raddrehzahlfühler ausgefallen sein, so kann die Fahrzeuggeschwindigkeit immer noch im Wesentlichen abgeschätzt werden. D.h. auch der Stillstand ist gut ermittelbar und die Feststellbremse 13 kann auf der zugeordneten Seite des zweiten Steuergerät 9b zugespannt werden.
• 3 zeigt eine Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit fehlender Korrelation zwischen Motordrehzahl und Fahrzeuggeschwindigkeit. Hierzu wird auf die zu 2 erfolgte Beschreibung des Systems verwiesen und nachfolgend lediglich die Unterscheidung verdeutlicht. Hierbei befindet sich das Kraftfahrzeug 15 auf der linken Fahrzeugseite auf einem Untergrund mit geringerer Haftreibung, d.h. einseitig low-µ. Bei einseitigem low-µ korreliert die Fahrzeuggeschwindigkeit und die Motorgeschwindigkeit nicht mehr zwangsläufig. Hierbei ist z.B. vorstellbar, dass der Fahrer die Fahrzeuggeschwindigkeit durch Lösen des Gaspedals reduziert. Dabei stellt der als Elektromotor ausgestaltete Antriebsmotor 18 ein Bremsmoment bereit, die Geschwindigkeit des Antriebsmotors 18 verringert sich bis auf annähernd „0“, dargestellt durch den reduzierten Drehpfeil n_Mot.
• Da das Fahrzeugrad 16 hinten rechts auf einem Untergrund mit hoher Haftreibung (high-µ) steht, wird dieses Rad weiterhin entsprechend der Geschwindigkeit des sich fortbewegenden Kraftfahrzeugs bewegt. Die Raddrehzahl wird daher durch den im wesentlichen unveränderten Drehpfeil n_RR dargestellt. Durch das Differential stellt sich eine resultierende Radgeschwindigkeit am linken hinteren Fahrzeugrades 16 ein, welche sogar negativ sein kann (dargestellt durch den entgegen gerichteten Drehpfeil n_RL). Eine Abweichung der Motorgeschwindigkeit zu Fahrzeuggeschwindigkeit kann dabei immer auftreten, wenn ein- oder zweiseitig ein sehr geringer Straßenreibwert vorliegt und der Antriebsmotor 18 ein Bremsmoment (oder Beschleunigungsmoment) aufweist.
• In 4 ist eine Darstellung der Verfahrensschritte einer Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hierbei erfolgt in einem ersten Schritt S1 der Start des Verfahrens. In der Bedingung B1 wird überprüft, ob eine Feststellbremsanforderung vorliegt. Eine Feststellbremsanforderung kann bspw. manuell vom Fahrer durch Betätigung des Parkbremstasters aktiviert werden. Eine Feststellbremsanforderung kann jedoch auch automatisiert erfolgen bspw. beim Abstellen des Fahrzeugs oder Halten an einer Steigung. Liegt eine Feststellbremsanforderung vor (Y-Zweig), wird in einem Schritt S2 die Raddrehzahl ermittelt. Hierbei wird in der Bedingung B2 überprüft, ob eine Raddrehzahl verfügbar ist. Ist dies der Fall (Y-Zweig), wird in einer Bedingung B7 überprüft, ob die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeugs unterhalb einer definierten Schwelle liegt. Aus der Raddrehzahl kann abgeleitet werden, mit welcher Geschwindigkeit das Kraftfahrzeug fährt und/oder ob das Kraftfahrzeug steht. Diese Information ist wichtig, da die Feststellbremse nur bei einem stehenden Fahrzeug oder bei sehr geringer Geschwindigkeit zugespannt werden darf. Ist dies der Fall (Y-Zweig der B7), so kann die Parkbremse in Schritt S6 in ihre geschlossene Position bewegt und das Fahrzeug dauerhaft gesichert werden.
• Ist keine Raddrehzahl verfügbar (N-Zweig der B2), so werden die Schritte S3 und S4 ausgeführt. Hierbei werden die notwendigen Daten ermittelt, um die anschließenden Bedingungen B3 und B4 überprüfen zu können. Bspw. wird in Schritt S3 die Drehzahl des Antriebsmotors ermittelt, um mit der Bedingung B3 zu überprüfen, ob ein auf der Drehzahl des Antriebsmotors erkannter Stillstand des Kraftfahrzeugs für eine definierte erste Zeitdauer vorliegt. Ist die Bedingung B3 nicht erfüllt (N-Zweig), wird S3 weiter ausgeführt. In dem Schritt S4 wird bspw. die Betätigung des Bremspedals mittels eines Sensors erfasst, um mit der Bedingung B4 zu überprüften, ob eine auf der Betätigung des Bremspedals erkannte Aktivierung der Betriebsbremse für eine definierte zweite Zeitdauer vorliegt. Ist die Bedingung B4 nicht erfüllt (N-Zweig), wird S4 weiter ausgeführt. Bei Erfüllung einer der Bedingungen B3 und B4 (Y-Zweig) wird in einer Bedingung B5 überprüft, ob beide Bedingungen erfüllt sind. Erst wenn dies der Fall ist (Y-Zweig der B5), d.h. wenn sowohl die Bedingung B3 als auch die Bedingung B4 erfüllt sind, erfolgt der mehrstufige Zuspannprozess der Feststellbremse.
• Hierfür wird bspw. in einem ersten Schritt S5 ein Sicherheitstest ausgeführt. In einem anschließenden Schritt S6 erfolgt, wie oben beschrieben, das finale Zuspannen der Feststellbremse. Der Sicherheitstest kann mehrere Schritte enthalten. So erfolgt bspw. in einem ersten Schritt S5_1 ein Zuspannen der Feststellbremse auf eine erste Position die eine zur Gesamtklemmkraft deutlich reduzierte anteilige Klemmkraft erzeugt. Diese Position wird für eine definierte Zeitdauer gehalten. Während dem Zuspannen sowie dem Halten wird mit einer Bedingung B6 überprüft, ob weiterhin ein Stillstand des Kraftfahrzeugs angenommen werden kann. Ist dies der Fall (Y-Zweig der B6), so erfolgt in einem zweiten Schritt S5_2 ein Zuspannen der Feststellbremse auf eine zweite Position die eine zur ersten Position erhöhte Klemmkraft aufweist, jedoch ebenfalls nur eine zur Gesamtklemmkraft reduzierte anteilige Klemmkraft erzeugt. Erneut wird diese Position für eine definierte Zeit gehalten. Erneut erfolgt auch eine Überprüfung der Bedingung B6, ob weiterhin ein Stillstand des Kraftfahrzeugs angenommen werden kann. Der Schritt S5_2 kann dabei auch mehrfach durchlaufen werden. Als letzten Schritt kann der Sicherheitstest einen Schritt S5_3 umfassen, in welchem ein Zuspannen der Feststellbremse auf die finale Position erfolgt und im Anschluss gelöst wird. Ebenfalls wird hierbei mit der Bedingung B6 überprüft, ob weiterhin ein Stillstand des Kraftfahrzeugs vorliegt. Ist auch dies erfüllt, so gilt der Sicherheitstest als erfolgreich abgeschlossen und der Schritt S6 kann ausgeführt werden. Mit dem abschließenden Schritt S7 wird das Verfahren beendet. In einer alternativen Ausführung kann ein Lösen der Feststellbremse in Schritt S5_3 auch unterbleiben und die Feststellbremse in der finalen Position verbleiben - solange die Bedingung B6 positiv erfüllt wird.

Claims (13)

1. Verfahren zum Betreiben einer automatisierten Feststellbremse (13) mit einem elektrischen Aktuator (2) für ein Kraftfahrzeug (15), wobei das Kraftfahrzeug (15) eine Betriebsbremse (14) und die automatisierte Feststellbremse (13) umfasst, wobei eine Aktuierung der Feststellbremse (13) bei einer Feststellbremsanforderung erfolgt, wenn die Geschwindigkeit des Kraftfahrzeuges (15) unterhalb einer definierten Geschwindigkeitsschwelle ist, wobei zur Ermittlung der Geschwindigkeit wenigstens eine Raddrehzahlinformation des Kraftfahrzeugs (15) ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei Nichtverfügbarkeit der Raddrehzahlinformation die Aktuierung der Feststellbremse (13) bei einer Feststellbremsanforderung erfolgt, wenn wenigstens zwei definierte Bedingungen erfüllt sind.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Bedingung definiert ist, dass ein Stillstand des Kraftfahrzeugs (15) für eine definierte erste Zeitdauer ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stillstand des Kraftfahrzeugs (15) anhand wenigstens einer der folgenden Größen ermittelt wird: - eine Drehzahl eines Antriebsmotors (18) des Kraftfahrzeugs (15), insbesondere eines Elektromotors; - eine Drehzahl eines Getriebes (20) des Kraftfahrzeugs (15), insbesondere eines Differentialgetriebes; - einer GPS-Position und/oder terrestrischen Signals bzgl. des Kraftfahrzeugs (15); - einer Längsbeschleunigung des Kraftfahrzeugs (15); - einer Querbeschleunigung des Kraftfahrzeugs (15).
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Bedingung definiert ist, dass die Betriebsbremse (14) für eine definierte zweite Zeitdauer aktiviert ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aktivierung der Betriebsbremse (14) ermittelt wird, wenn zumindest eine der folgenden Situationen vorliegt: - eine Betätigung eines Bremspedals mittels eines Sensors erfasst wird; - eine Betätigung des Bremspedals mittels eines Schalters erfasst wird; - eine Betätigung des Bremspedals mittels eines Wegsensors ermittelt wird; - eine Betätigung des Bremspedals mittels eines Drucksensors ermittelt wird; - ein Mindestdruck im Bremssystem mittels eines Drucksensors ermittelt wird; - eine Mindestauslenkung bei einem elektromechanischen Bremsdruckerzeuger ermittelt wird; - ein Mindeststrom bei einer rekuperativen Bremsung mittels eines Generators ermittelt wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erfüllung der wenigstens zwei definierten Bedingungen die Aktuierung der Feststellbremse (13) mehrstufig erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in einer ersten Stufe der Aktuierung der Feststellbremse (13) ein Sicherheitstest erfolgt, wobei während des Sicherheitstest zumindest eine einen Stillstand des Kraftfahrzeugs (15) repräsentierende Größe überwacht wird, und wenn ein Stillstand des Kraftfahrzeugs während des Sicherheitstests ermittelt ist, in einer zweiten Stufe der Aktuierung der Feststellbremse (13) eine Klemmkraft zum dauerhaften Halten des Kraftfahrzeugs (15) eingestellt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Sicherheitstest wenigstens einer der folgenden Schritte ausgeführt wird: - Zuspannen der Feststellbremse (13) durch Ansteuerung des Aktuators (2) auf eine erste Position, welche einen Anteil der Klemmkraft zum dauerhaften Halten des Kraftfahrzeugs (15) erzeugt und Halten der ersten Position für eine definierte erste Zeitdauer; - Zuspannen der Feststellbremse (13) durch Ansteuerung des Aktuators (2) auf eine weitere Position, welche eine zur vorherigen Position erhöhte Klemmkraft erzeugt und Halten der weiteren Position für eine definierte weitere Zeitdauer; - Zuspannen der Feststellbremse (13) durch Ansteuerung des Aktuators (2) auf die finale Position, welche eine Klemmkraft zum dauerhaften Halten des Kraftfahrzeugs (15) erzeugt und Lösen der Feststellbremse (13) durch Einstellen der Ausgangsposition des Aktuators (2).
9. Vorrichtung (9, 13, 15, 19, 21, 22, 23), die eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
10. Feststellbremssystem für ein Kraftfahrzeug (15), das eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen, wobei das Feststellbremssystem wenigstens eine Feststellbremse (13) umfasst, welche aus wenigstens zwei Steuergeräten (9a, 9b) ansteuerbar ausgestaltet ist, wobei wenigstens ein Steuergerät (9b) keine Raddrehzahlinformationen umfasst.
11. Feststellbremssystem nach Anspruch 10, wobei das Feststellbremssystem wenigstens zwei Feststellbremsen (13) umfasst, welche an zwei unterschiedlichen Fahrzeugrädern (16) angebracht sind, sowie wenigstens zwei Steuergeräte (9a, 9b) zur Ansteuerung der Feststellbremsen (13), wobei jeweils einer Feststellbremse (13) ein Steuergerät (9a, 9b) zugeordnet ist.
12. Computerprogramm, das bei Ausführung des Programms durch eine Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 11 dazu eingerichtet ist, das Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 auszuführen.
13. Maschinenlesbares Speichermedium, auf dem das Computerprogramm nach Anspruch 12 gespeichert ist.

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