DE102021125026A1 - Method for operating a braking system of a vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems eines Fahrzeuges, wobei eine Eingangsspannung an zumindest einer Bremskomponente des Bremssystems im Betrieb des Fahrzeuges erfasst wird, wobei wenn die Eingangsspannung einen Minimalspannungswert unterschreitet, das Bremssystem in einen Bremsbereitschafts-Zustand versetzt wird, sodass zumindest eine elektrisch betätigbare Bremskomponente des Bremssystems bereits einem bevorstehenden Bremsvorgang elektrisch angesteuert wird.The invention relates to a method for operating a brake system of a vehicle, with an input voltage being detected at at least one brake component of the brake system while the vehicle is in operation, with the brake system being put into a braking-ready state when the input voltage falls below a minimum voltage value, so that at least one electrically operable braking component of the braking system is already electrically controlled an upcoming braking process.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems eines Fahrzeuges nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Zum Stand der Technik wird beispielshalber auf die
Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Systeme existieren, welche bei Eintreten einer Störung in der Energieversorgung eines Energiebordnetzes eines Fahrzeuges Fahrzeugverbraucher degradieren oder sogar ganz abschalten, um das Funktionieren der notwendigsten Fahrzeugverbraucher zumindest für eine gewisse Zeit sicherzustellen. Dazu werden bezüglich der Fahrsicherheit zweitrangige Fahrzeugverbraucher wie beispielsweise die Heckscheiben- oder Sitzheizung bei Erkennen einer geringen Leistungsverfügbarkeit eines Energiebordnetzes (z.B. 12 V Energiebordnetz) von einem lokalen Energie- und Leistungsmanagement, welches in einer elektronischen Steuereinheit hinterlegt ist, ausgeschaltet. Das lokale Energie- und Leistungsmanagement ist in einem herkömmlichen Personenkraftwagen oder auch einem Lastwagen einem globalen Energie- und Leistungsmanagement nachgeschaltet und für die jeweiligen Energieverbraucher zuständig.It is known from the prior art that systems exist which degrade or even completely switch off vehicle consumers when a fault occurs in the energy supply of a vehicle's on-board energy supply system in order to ensure the functioning of the most essential vehicle consumers at least for a certain period of time. For this purpose, secondary vehicle consumers with regard to driving safety, such as the rear window or seat heating, are switched off by a local energy and power management system, which is stored in an electronic control unit, when low power availability of a vehicle electrical system (e.g. 12 V vehicle electrical system) is detected. The local energy and power management is downstream of a global energy and power management in a conventional passenger car or a truck and is responsible for the respective energy consumers.
So beschreibt die deutsche Patentanmeldung mit dem amtlichen Aktenzeichen
Im Falle eines Bordnetz-Problems in Verbindung mit einem erheblichen Spannungseinbruch, beispielsweise aufgrund eines Ausfalls von Erzeugern oder dem Speicher, einem Kurschluss in einer Komponente oder einem Kurschluss im Kabelbaum, wird ein Fahrzeugfahrer über eine Meldung oder entsprechende Anzeige oder erst bei Dunkel werden der Instrumente informiert. Aufgrund von Hardware oder Software -Defekten kann es zu einem Bordnetzausfall des Fahrzeuges kommen. Je nach Batteriezustand und Fahrzeugzustand ist es dann möglich, dass die Spannung weit sinken kann. Eine erst zu diesem Zeitpunkt eingeleitete Bremsung ist unter Umständen nur eingeschränkt, also mit einer geringeren Bremsleistung, durchführbar, da das Bordnetz eine geringere Spannung aufweist als üblich.In the event of an on-board network problem in connection with a significant voltage drop, for example due to a failure of generators or the memory, a short circuit in a component or a short circuit in the wiring harness, a vehicle driver is informed of a message or a corresponding display or only when the instruments are dark informed. Hardware or software defects can lead to a vehicle electrical system failure. Depending on the condition of the battery and the vehicle, it is then possible that the voltage can drop significantly. Braking initiated at this point in time can only be carried out to a limited extent, i.e. with less braking power, since the vehicle electrical system has a lower voltage than usual.
Ein Fahrzeugbremssystem, insbesondere ein hydraulisches bzw. elektro-hydraulisches Bremssystem eines Fahrzeuges, stellt einen Hochleistungsverbraucher dar, bei welchem es je nach gewünschter Bremshöhe zu hohen Spannungsspitzen kommen kann. Bei einem Spannungseinbruch kann unter Umständen eine solche gewünschte Bremsleistung nicht mehr vom Bremssystem aufgebracht werden, da die erwünschte Leistungsentnahme nicht mehr erreichbar ist. Insbesondere in den Fällen, in welchen mehrere Hochleistungsverbraucher gleichzeitig zum Einsatz kommen sollen, kann es so zu einem unerwünschten Leistungseinbruch des Bremssystems kommen. Das Fahrzeug kann dann nicht mehr wie gewünscht gebremst oder gelenkt werden.A vehicle brake system, in particular a hydraulic or electro-hydraulic brake system of a vehicle, represents a high-power consumer in which high voltage peaks can occur depending on the desired level of braking. In the event of a voltage dip, under certain circumstances such a desired braking power can no longer be applied by the braking system, since the desired power extraction can no longer be achieved. In particular in cases in which several high-performance consumers are to be used at the same time, this can lead to an undesirable drop in performance of the braking system. The vehicle can then no longer be braked or steered as desired.
Aus der
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein vereinfachtes Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems eines Fahrzeuges aufzuzeigen, welches Spannungseinbrüche im Bordnetz und damit eine mögliche Einschränkung im Bremssystem vermeidet.It is the object of the invention to provide a simplified method for operating a braking system of a vehicle which avoids voltage dips in the vehicle electrical system and thus a possible restriction in the braking system.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Bremssystem eines Fahrzeuges zur Durchführung eines solchen Verfahrens mit den Merkmalen des nebengeordneten Anspruchs 8. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen sind Inhalt der Unteransprüche.The object is achieved by a method with the features of claim 1 and by a braking system of a vehicle for carrying out such a method with the features of independent claim 8. Advantageous training and further developments are contained in the dependent claims.
Es wird ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems eines Fahrzeuges, insbesondere eines elektro-hydraulischen Bremssystems vorgeschlagen, bei welchem das Auftreten von Spannungsspitzen in Unterspannungs-Zuständen der Energieversorgung des Bremssystems vermieden werden kann. Das Verfahren ist ebenso auf ein elektro-pneumatisches Bremssystem anwendbar.A method for operating a braking system of a vehicle, in particular an electro-hydraulic braking system, is proposed, in which the occurrence of voltage peaks in undervoltage states of the energy supply of the braking system can be avoided. The method is also applicable to an electro-pneumatic braking system.
Hierzu wird eine Eingangsspannung an einer Bremskomponente des Bremssystems im Betrieb des Fahrzeuges erfasst. Die Erfassung der Eingangsspannung erfolgt dabei bevorzugt an jeder im Fahrzeug vorhandenen Radbremse einzeln. Es ist alternativ auch möglich, dass die Eingangsspannung an jeder Fahrzeugachse gemessen wird. Bevorzugt erfolgt die Messung der Eingangsspannung in zeitlich aufeinander folgenden, kontinuierlichen Abschnitten. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Messung bzw. Erfassung der Eingangsspannung alle 5 bis 10 ms.To this end, an input voltage is detected at a brake component of the brake system while the vehicle is in operation. The input voltage is preferably detected individually at each wheel brake present in the vehicle. Alternatively, it is also possible for the input voltage to be measured at each vehicle axle. The input voltage is preferably measured in consecutive, continuous sections. In a particularly preferred embodiment, the input voltage is measured or recorded every 5 to 10 ms.
Unterschreitet die erfasste Eingangsspannung einen vorgegebenen Minimalspannungswert, so ist es vorgesehen, dass das Fahrzeugbremssystem in einen Bremsbereitschafts-Zustand versetzt wird. Je nach Energiequelle bzw. Batterietechnologie, die im Fahrzeug verbaut ist, kann dieser Minimalspannungswert beispielsweise einen Wert zwischen 8 bis 12 V, besonders bevorzugt zwischen 9 und 11 V, haben. So ist das Spannungsniveau bei Lithium-Ionen-Batterien grundsätzlich etwas höher als bei Blei-Säure-Batterien bzw. bei sog. AGM-Batterien, weshalb bei einer Lithium-Ionen-Batterie der Minimalspannungswert bereits bei 12 V erreicht ist, während er bei anderen Technologien erst bei 8 V erreicht ist.If the detected input voltage falls below a predetermined minimum voltage value, provision is made for the vehicle brake system to be put into a braking-ready state. Depending on the energy source or battery technology installed in the vehicle, this minimum voltage value can have a value between 8 and 12 V, particularly preferably between 9 and 11 V, for example. The voltage level in lithium-ion batteries is generally slightly higher than in lead-acid batteries or so-called AGM batteries, which is why the minimum voltage value is already reached at 12 V in a lithium-ion battery, while it is in others technologies is only reached at 8 V.
Bei dem genannten Bremsbereitschafts-Zustand des Bremssystems handelt es sich im Sinne dieser Erfindung um einen Zustand bei welchem einzelne, elektrisch ansteuerbare Bremskomponenten, wie beispielsweise eine Druckerzeugungseinrichtung bzw. eine Pumpe oder Ventile, bereits zeitlich versetzt vor dem eigentlichen Bremseingriff angesteuert und zumindest teilweise aktiviert werden. Im Bremsbereitschafts-Zustand wird zumindest eine elektrisch ansteuerbare Bremskomponente angesteuert bzw. zumindest ein Teil des Bremssystems läuft bereits an, wobei bereits Energie bzw. Spannung benötigt wird. Das Bremssystem wird daher im Bremsbereitschafts-Zustand bereits energetisch auf einen zukünftigen Bremseingriff vorbereitet.In the sense of this invention, the said brake readiness state of the brake system is a state in which individual, electrically controllable brake components, such as a pressure generating device or a pump or valves, are already controlled and at least partially activated at a later time before the actual braking intervention . In the ready-to-brake state, at least one electrically controllable brake component is activated or at least part of the brake system is already starting up, with energy or voltage being required. The braking system is therefore already energetically prepared for a future braking intervention in the braking-ready state.
Beispielsweise kann in dem Bremsbereitschafts-Zustand die Pumpe eines elektrohydraulischen Bremssystems angesteuert werden bzw. Ventile des Bremssystems bestromt bzw. geöffnet oder geschlossen werden bzw. eine sog. „Pre-Fill“-Funktion erfolgen bzw. die Bremsbeläge bereits minimal an eine Bremsscheibe angelegt werden. Neben diesen genannten Beispielen sind noch weitere Ansteuermöglichkeiten denkbar.For example, in the ready-to-brake state, the pump of an electrohydraulic brake system can be activated or valves of the brake system can be energized or opened or closed or a so-called “pre-fill” function can take place or the brake pads can already be applied minimally to a brake disk . In addition to these examples mentioned, other control options are also conceivable.
Der Vorteil für das Energie-Bordnetz ist, dass die kurze Spannungsspitze zum Anlaufen des Bremssystems zeitlich an einem früheren Zeitpunkt, bei noch höherer Spannungsbereitstellung stattfindet und daher ein kritischer Spannungseinbruch vermieden wird. Zudem kann durch die zeitliche Verzerrung der Ansteuerung einzelner Bremskomponenten zur Bremsbetätigung ein Spannungseinbruch bzw. eine negative Spannungsspitze vermieden werden. Dies erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass die geforderte Bremsleistung trotz eines Unterspannungszustandes weiterhin ermöglicht werden kann.The advantage for the on-board power supply is that the brief voltage peak for starting the braking system occurs earlier, when the voltage is even higher, and a critical voltage dip is therefore avoided. In addition, a voltage dip or a negative voltage peak can be avoided due to the temporal distortion of the activation of individual brake components for brake actuation. This increases the probability that the required braking power can still be enabled despite an undervoltage condition.
Insbesondere wenn weitere Verbraucher, wie beispielsweise ein Lenksystem eines Fahrzeuges während eines Spannungseinbruchs aktiviert werden sollen, kann durch das vorgeschlagene Verfahren eine Überlastung des Energiebordnetzes und damit ein Spannungseinbruch vermieden werden.In particular, if other consumers, such as a steering system of a vehicle, are to be activated during a voltage dip, the proposed method can prevent the on-board power supply system from being overloaded and thus a voltage dip.
Da zum Zeitpunkt der eigentlichen Bremsung dann kein bzw. ein wesentlich geringerer Spannungseinbruch mehr erfolgt, muss ein möglicherweise eingesetzter DCDC-Wandler keine Leistung mehr vorhalten, sodass dieser von der Leistungsklasse her kleiner ausgebildet sein kann. Dies erspart insbesondere Kosten.Since at the time of the actual braking there is then no voltage drop or a much lower voltage drop, any DCDC converter that may be used no longer has to provide power, so that it can be designed with a smaller power class. This saves costs in particular.
Durch das Versetzen des Bremssystems in einen Bremsbereitschafts-Zustand kann zudem Zeit beim eigentlichen Bremsvorgang eingespart werden, was wiederum in vorteilhafter Weise zu einer Verkürzung des Bremsweges führt.By putting the brake system into a braking-ready state, time can also be saved during the actual braking process, which in turn advantageously leads to a shortening of the braking distance.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Bremssystem erst dann in einen Bremsbereitschafts-Zustand versetzt wird, wenn der Minimalspannungswert für eine minimale Zeitspanne unterschritten ist. Wird also der Minimalspannungswert über eine minimale Zeitspanne hinausgehend immer wieder erfasst, so wird erst dann das Bremssystem in den Bremsbereitschafts-Zustand versetzt. Dies ermöglicht es, kurzfristige Spannungserniedrigungen von einem tatsächlichen Unterspannungszustand des Energie-Bordnetzes bzw. des Bremssystems zu unterscheiden. Das Bremssystem wird dadurch nur dann in den Bremsbereitschafts-Zustand versetzt, wenn auch tatsächlich ein Unterspannungszustand bzw. ein Ausfall des Energiebordnetzes vorliegt.In a preferred embodiment of the invention, it is provided that the braking system is only put into a braking-ready state when the voltage falls below the minimum value for a minimum period of time. If the minimum voltage value is recorded again and again over a minimum period of time, only then is the brake system switched to the ready-to-brake state. This makes it possible to distinguish short-term voltage reductions from an actual undervoltage state of the on-board energy supply system or the braking system. As a result, the braking system is only put into the ready-to-brake state if there is actually an undervoltage state or a failure of the on-board power supply system.
Bevorzugt liegt die minimale Zeitspanne der Unterschreitung in einem Bereich von 30 bis 70 ms, besonders bevorzugt bei ca. 50 ms. Wurde insbesondere ca. 7- bis 15-mal eine Eingangsspannung unterhalb der Minimalspannung erfasst, so ist es bevorzugt vorgesehen, dass das Bremssystem dann den o.g. Bremsbereitschafts-Zustand versetzt wird.The minimum time span of the shortfall is preferably in a range from 30 to 70 ms, particularly preferably around 50 ms. If, in particular, an input voltage below the minimum voltage was detected approximately 7 to 15 times, it is preferably provided that the brake system is then put into the above-mentioned ready-to-brake state.
Zusätzlich oder alternativ zu der o.g. minimalen Zeitspanne der Unterschreitung der Minimalspannung, kann es vorgesehen sein, dass das Bremssystem erst in einen Bremsbereitschafts-Zustand versetzt wird, wenn erfasst wird, dass die Bremse in einem zukünftigen Zeitpunkt, insbesondere in den nächsten Sekunden bis Minuten, zumindest mit einer hohen Wahrscheinlichkeit aktiviert wird.In addition or as an alternative to the above-mentioned minimum period of time when the minimum voltage is not reached, it can be provided that the brake system only goes into a braking readiness State is added when it is detected that the brake is activated in a future time, especially in the next few seconds to minutes, at least with a high probability.
Ein zukünftiger Aktivierungszeitpunkt der Bremse kann beispielsweise durch das Erfassen eines Lösens des Fußes eines Fahrers vom Fahrpedal bzw. durch Straßeninformationen bzw. eine Routeninformationen eines Fahrzeugnavigationssystems bzw. durch eine Kamera bzw. durch Sensoren bzw. durch ein Fahrerassistenzsystem, erfasst werden.A future activation time of the brake can be detected, for example, by detecting a driver's foot being released from the accelerator pedal or by road information or route information from a vehicle navigation system or by a camera or by sensors or by a driver assistance system.
Wird beispielsweise durch eine Routeninformation erfasst, dass das Fahrzeug in wenigen Sekunden bis Minuten eine scharfe Kurve durchführen wird bzw. wird von einer Fahrzeugkamera eine rote Ampel, Gegenstände oder dergleichen erfasst, so dient dies als Hinweis auf eine in naher Zukunft eintretende Bremsbetätigung.For example, if route information indicates that the vehicle will make a sharp bend in a few seconds or minutes, or if a vehicle camera detects a red traffic light, objects or the like, this serves as an indication that the brakes will be applied in the near future.
Es wird ferner ein Bremssystem eines Fahrzeuges zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 vorgeschlagen.A braking system of a vehicle for carrying out the method according to one of Claims 1 to 7 is also proposed.
Das Bremssystem umfasst dabei zumindest eine elektrisch ansteuerbare Komponente.The brake system includes at least one electrically controllable component.
Die elektrisch ansteuerbare Bremskomponente, welche im Bremsbereitschafts-Zustand elektrisch angesteuert ist bzw. zumindest teilweise aktiviert wird, kann beispielsweise eine Druckerzeugungseinrichtung bzw. eine Pumpe und/oder ein oder mehrere Ventile sein.The electrically controllable brake component, which is electrically controlled or at least partially activated in the braking-ready state, can be, for example, a pressure-generating device or a pump and/or one or more valves.
Bevorzugt handelt es sich um ein elektro-hydraulisches oder ein elektro-pneumatisches Bremssystem.It is preferably an electro-hydraulic or an electro-pneumatic braking system.
Dabei kann es sich beispielsweise um eine Reibbremse mit zumindest einem Reibelement (beispielsweise ein oder mehrere Bremsbeläge) und einem Reibpartner (beispielsweise einer Bremstrommel oder einer Bremsscheibe) handeln. Bei einer Bremsbetätigung wird das Reibelement bzw. die Reibelemente an den Reibpartner angelegt - es kommt zu einer Bremsung. Die Reibbremse umfasst bevorzugt eine elektrisch betätigbare Pumpe zur Druckerzeugung sowie mehrere elektrisch ansteuerbare Ventile zur Steuerung des Bremsdrucks der Bremsflüssigkeit bzw. des Bremsfluids.This can, for example, be a friction brake with at least one friction element (for example one or more brake pads) and a friction partner (for example a brake drum or a brake disk). When the brakes are actuated, the friction element or the friction elements are applied to the friction partner - braking occurs. The friction brake preferably includes an electrically actuable pump for generating pressure and a plurality of electrically controllable valves for controlling the brake pressure of the brake fluid or the brake fluid.
Im Bremsbereitschafts-Zustand kann dann beispielsweise die Pumpe bereits anlaufen und Druck erzeugen, die Ventile in eine geöffnete Stellung gebracht werden bzw. die Reibelemente bereits mit einem geringeren (für einen Fahrzeugfahrer quasi unbemerkbaren) Druck an den Reibpartner angelegt werden.In the ready-to-brake state, for example, the pump can already start and generate pressure, the valves can be brought into an open position or the friction elements can already be applied to the friction partner with a lower pressure (virtually unnoticeable for a vehicle driver).
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- DE 102006006149 A1 [0001, 0006]DE 102006006149 A1 [0001, 0006]
- DE 102015223612 A1 [0001, 0003]DE 102015223612 A1 [0001, 0003]
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Legal Events
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