DE102021134437A1

DE102021134437A1 - Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug, Steuergerät sowie Bremssystem

Info

Publication number: DE102021134437A1
Application number: DE102021134437.9A
Authority: DE
Inventors: Christian Freund
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2021-12-23
Filing date: 2021-12-23
Publication date: 2023-06-29
Also published as: CN116373818A; US20230202438A1

Abstract

Ein Verfahren ist zum Betrieb eines Bremssystems (10) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem elektrischen Antrieb und vier Rädern (30a, 30b, 30c, 30d) vorgesehen. Das Bremssystem (10) weist eine Bremseinrichtung (16) mit einer hydraulischen Druckerzeugungseinheit (14) und einem Steuergerät (22), ein Schlupfregelsystem (40) sowie vier Bremsaktuatoren (28a, 28b, 28c, 28d) auf, die mit der Druckerzeugungseinheit (14) 1-kanalig gekoppelt sind und die jeweils einem der Räder (30a, 30b, 30c, 30d) zugeordnet sind. Das Verfahren weist bei einem Ausfall des Schlupfregelsystems (40) zum Ersatz des ausgefallenen Schlupfregelsystem (40) die folgenden Schritte auf:a) Beaufschlagen der vier Bremsaktuatoren (28a, 28b, 28c, 28d) mit einem Druck mittels der Druckerzeugungseinheit (14), undb) Antreiben der Hinterräder (30b, 30d) mittels des elektrischen Antriebs.Des Weiteren ist ein Steuergerät (22) zum Ausführen eines solchen Verfahrens sowie ein Bremssystem (10) mit einem derartigen Steuergerät (22) vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem elektrischen Antrieb, einem linken Vorderrad einem rechten Vorderrad, einem linken Hinterrad und einem rechten Hinterrad.
Ferner ist die Erfindung auf ein Steuergerät für ein Bremssystem gerichtet, das zum Ausführen eines solchen Verfahrens ausgebildet ist.
Die Erfindung betrifft zudem ein Bremssystem mit einem derartigen Steuergerät.
Das Bremssystem weist eine Bremseinrichtung mit einer hydraulischen Druckerzeugungseinheit und einem Steuergerät, ein Schlupfregelsystem sowie vier Bremsaktuatoren auf, die mit der Druckerzeugungseinheit 1-kanalig gekoppelt sind und die jeweils einem der Räder des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind.
Solche Verfahren sowie Steuergeräte zu deren Ausführung und damit ausgestattete Bremssysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt.
Elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge gewinnen in der Automobilindustrie immer mehr an Bedeutung und werden auch im Straßenbild zunehmend sichtbar. Ein weiterer Trend sind Kraftfahrzeuge mit autonomen Fahrmodi, die es in Zukunft erlauben werden, die Aufgabe der Fahrzeugführung zumindest temporär an das Kraftfahrzeug abzugeben.
Um die Fahrstabilität zu erhöhen bzw. sicherzustellen, haben moderne Kraftfahrzeuge ein Schlupfregelsystem, das vermeidet, dass beim Antreiben und/oder Abbremsen des Kraftfahrzeugs die Räder durchdrehen oder blockieren. Hierzu wird der Schlupf der Räder während der Fahrt mittels Radsensoren überwacht.
Besondere Beachtung erfordert dabei die Ausfallsicherheit, da ein ausgefallenes Schlupfregelsystem nicht mehr dazu beitragen kann, dass die Fahrstabilität und eine sichere Verzögerung des Kraftfahrzeugs gewährleistet sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug bereitzustellen, das bei einem Ausfall eines Schlupfregelsystems die Fahrstabilität sowie eine sichere Verzögerung des Kraftfahrzeugs gewährleistet. Aufgabe der Erfindung ist es ferner, dem Verfahren zugeordnete Steuergeräte und Bremssysteme bereitzustellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem elektrischen Antrieb, einem linken Vorderrad, einem rechten Vorderrad, einem linken Hinterrad und einem rechten Hinterrad. Das Bremssystem weist dabei eine Bremseinrichtung mit einer hydraulischen Druckerzeugungseinheit und einem Steuergerät, ein Schlupfregelsystem sowie vier Bremsaktuatoren auf, die mit der Druckerzeugungseinheit 1-kanalig gekoppelt sind und die jeweils einem der Räder des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Das Verfahren weist hierbei bei einem Ausfall des Schlupfregelsystems zum Ersatz des ausgefallenen Schlupfregelsystems die folgenden Schritte auf:

a) Beaufschlagen der vier Bremsaktuatoren mit einem Druck mittels der Druckerzeugungseinheit, und
b) Antreiben der Hinterräder mittels des elektrischen Antriebs.

Im Sinne der Erfindung sind bei einem Ausfall des Schlupfregelsystems die Radsensoren nicht betroffen, die den Schlupf der Räder ermitteln.
Unter dem Begriff „Vorderräder“ werden nachfolgend das linke Vorderrad und das rechte Vorderrad zusammengefasst, während entsprechend unter dem Begriff „Hinterräder“ das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad zusammengefasst werden. Ferner bezeichnet der Begriff „Räder“ das linke Vorderrad, das rechte Vorderrad, das linke Hinterrad und das rechte Hinterrad, sofern nichts anderes angegeben ist.
Indem die vier Bremsaktuatoren gemeinsam aktiv mit einem Druck beaufschlagt und die Hinterräder angetrieben werden, kann auch bei ausgefallenem Schlupfregelsystem die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs sichergestellt werden. Insbesondere kann hierdurch eine sichere Verzögerung des Kraftfahrzeugs auch auf einem Untergrund mit niedrigen oder unterschiedlichen Reibwerten gewährleistet werden.
Hierzu wird in einer Ausführungsform in Schritt a) der Druck anhand des Schlupfs zumindest eines der Vorderräder geregelt. Der Schlupf des zumindest eines Vorderrads wird dabei mittels eines Radsensors ermittelt, der dem entsprechenden Vorderrad zugeordnet ist. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass nicht beide Vorderräder gleichzeitig blockieren und dadurch die Fahrstabilität gefährden.
Dabei kann vorgesehen sein, dass der Druck in Schritt a) zumindest zeitweise einen Wert hat, der zum Blockieren eines einzelnen der Räder führt, insbesondere eines einzelnen der Vorderräder. Im Sinne der Erfindung wird unter „zeitweise“ eine Dauer von mindestens 0,1 Sekunde, insbesondere von mindestens 0,5 Sekunden verstanden. Hierdurch wird zugelassen, dass eines der Räder blockiert, solange die Trajektorie des Kraftfahrzeugs dies erlaubt. Mit anderen Worten wird ein blockiertes Rad hingenommen, wenn dadurch nicht die Sicherheit des Kraftfahrzeugs und/oder des Straßenverkehrs gefährdet wird. Dies hat den Vorteil, dass die Rahmenbedingungen für die Steuerung des Bremssystems deutlich breiter sind als unter der im Stand der Technik üblichen Vorgabe, dass ein Blockieren der Räder zu vermeiden ist, insbesondere ein zeitweises Blockieren. Somit kann das Kraftfahrzeug wirkungsvoller abgebremst und/oder stabilisiert werden.
In einer weiteren Ausführungsform werden in Schritt b) die Hinterräder anhand des Schlupfs zumindest eines der Hinterräder geregelt angetrieben. Der Schlupf des zumindest einen Hinterrads wird dabei mittels eines Radsensors ermittelt, der dem entsprechenden Hinterrad zugeordnet ist. Auf diese Weise kann der Antrieb der Hinterräder so geregelt werden, dass diese einen bestimmten Schlupf aufweisen, insbesondere einen besonders geringen Schlupf. Die besonders hohe Dynamik des elektrischen Antriebs stellt hierbei eine wirkungsvolle Radschlupfregelung bereit, mittels der auch auf wechselnde Reibwerte der Fahrbahn bzw. des Untergrunds schnell reagiert werden kann.
Hierbei werden die Hinterräder gemäß einer Ausführungsform in Schritt b) so angetrieben, dass zumindest eines der Hinterräder mit einem Schlupf von weniger als 10%, insbesondere von weniger als 3% läuft, um auch bei kritischen bzw. besonders großen Verzögerungen eine sichere Seitenführung der Hinterräder zu gewährleisten. Hierbei stellt die Momentenverteilung des Differenzials der Hinterachse sicher, dass immer das Hinterrad, welches auf dem höchsten Reibwert läuft, anläuft oder mitläuft und so zuverlässig die wichtige Seitenführung der Hinterachse gewährleisten kann.
Gemäß einer Ausführungsform ist das Verfahren bei einem Kraftfahrzeug mit einem autonomen Fahrmodus vorgesehen, um die Sicherheit des Kraftfahrzeugs zu erhöhen, insbesondere dann, wenn das Kraftfahrzeug im autonomen Fahrmodus betrieben wird und ein Fahrer nicht in die Führung des Kraftfahrzeugs eingreifen kann oder dies nicht vorgesehen ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst das Bremssystem einen elektronischen Bremskraftverstärker und/oder ist ein Brake-by-Wire-Bremssystem.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Steuergerät für ein Bremssystem vorgesehen, das zum Ausführen des erfindungsgemäßen Verfahrens mit den zuvor genannten Vorteilen ausgebildet ist.
Dabei ist in einer Ausführungsform das Steuergerät mit vier Radsensoren signalübertragend verbunden, die jeweils einem der Räder des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Steuergerät auch dann den Schlupf der Räder zuverlässig ermitteln kann, wenn das Schlupfregelsystem ausgefallen ist.
Erfindungsgemäß ist zur Lösung der oben genannten Aufgabe auch ein Bremssystem mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät mit den zuvor genannten Vorteilen vorgesehen.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den beigefügten Zeichnungen. In diesen zeigen

- 1 ein erfindungsgemäßes Bremssystem mit einem erfindungsgemäßen Steuergerät, das zum Ausführen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ausgebildet ist,
- 2 ein Kraft-Zeit-Diagramm mit den Zuständen t₁ und t₂, das den Ablauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens beschreibt,
- 3 schematisch ein Kraftfahrzeug im Zustand t₁, und
- 4 schematisch ein Kraftfahrzeug im Zustand t₂.

1 zeigt ein hydraulisches Bremssystem 10 für ein Kraftfahrzeug mit einem elektrischen Antrieb.
Der elektrische Antrieb 11 ist ein Elektromotor.
Das Kraftfahrzeug kann ein Elektrofahrzeug oder ein Hybridfahrzeug mit teilelektrischem Antrieb sein.
Ferner kann das Kraftfahrzeug dazu eingerichtet sein, autonom zu fahren. Das bedeutet, das Kraftfahrzeug hat einen Fahrmodus, in dem es autonom angetrieben und gesteuert bzw. gelenkt wird.
Das Bremssystem 10 hat eine Bremshauptzylindereinheit 12, die eine hydraulische Druckerzeugungseinheit 14 und eine Bremseinrichtung 16 aufweist.
Die Bremseinrichtung 16 ist beispielsweise ein elektrischer Bremskraftverstärker.
Zusätzlich oder alternativ kann das Bremssystem 10 als ein Brake-by-Wire Bremssystem ausgeführt sein.
Die Bremshauptzylindereinheit 12 hat ferner ein Fluidreservoir 18, über das das Bremssystem 10 mit Bremsfluid versorgt wird, das vorliegend ein Hydraulikfluid ist.
An der Bremseinrichtung 16 ist zudem ein Bremspedal 20 angekoppelt, das bei Bedarf von einem Fahrer des Kraftfahrzeugs betätigt werden kann.
Ferner ist ein Steuergerät 22 zur Steuerung des hydraulischen Bremssystems 10 in die Bremshauptzylindereinheit 12 integriert.
An die Druckerzeugungseinheit 14 sind ein erster Bremskreis 24 und ein zweiter Bremskreis 26 angeschlossen.
Dabei kann mittels des ersten Bremskreises 24 ein erster radseitiger Bremsaktuator 28a betätigt werden, der beispielsweise einem rechten Vorderrad 30a des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist.
Darüber hinaus kann mittels des ersten Bremskreises 24 ein zweiter radseitiger Bremsaktuator 28b betätigt werden, der beispielsweise einem linken Hinterrad 30b des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist.
Mittels des zweiten Bremskreises 26 kann ein dritter radseitiger Bremsaktuator 28c betätigt werden, der beispielsweise einem linken Vorderrad 30c des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist.
Ferner kann mittels des zweiten Bremskreises 26 ein vierter radseitiger Bremsaktuator 28d betätigt werden, der beispielsweise einem rechten Hinterrad 30d des Kraftfahrzeugs zugeordnet ist.
Die Bremskreise 24, 26 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel also diagonal verschaltet.
Die Vorderräder 30a, 30c sind über eine Vorderachse des Kraftfahrzeugs verbunden und für eine Lenkung des Kraftfahrzeugs schwenkbar gelagert.
Die Hinterräder 30b, 30d sind über eine Hinterachse des Kraftfahrzeugs verbunden und mittels des elektrischen Antriebs 11 gemeinsam antreibbar.
In einer alternativen Ausführungsform kann jedes der Hinterräder 30b, 30d über einen separaten elektrischen Antrieb 11 individuell angetrieben werden.
In an sich bekannter Weise ist jedem der Bremsaktuatoren 28a bis 28d ein Druckversorgungsventil 32 zugeordnet, das vorliegend als sogenanntes ABS-Zulaufventil ausgeführt ist.
Die Druckversorgungsventile 32 sind jeweils in eine geöffnete Stellung vorgespannt und verbinden in dieser Stellung den zugeordneten Bremsaktuator 28a bis 28d hydraulisch mit der Druckerzeugungseinheit 14.
Derartige Druckversorgungsventile 32 sind an sich bekannt, sodass auf weitere Erläuterungen hierzu verzichtet wird.
Darüber hinaus ist jedem Bremsaktuator 28a bis 28d ein Druckentlastungsventil 34 zugeordnet, das als sogenanntes ABS-Ablaufventil ausgeführt ist.
Die Druckentlastungsventile 34 sind jeweils in eine geschlossene Stellung vorgespannt.
Durch eine Betätigung der Druckentlastungsventile 34 lassen sich die jeweils zugeordneten Bremsaktuatoren 28a bis 28d mit einem jeweils zugeordneten Fluidspeicher 36 hydraulisch verbinden.
Vorliegend umfasst jeder der Bremskreise 24, 26 einen Fluidspeicher 36.
Die Fluidspeicher 36 sind als federbelastete Niederdruckspeicher ausgeführt.
Jeder der Bremskreise 24, 26 ist zudem mit einer motorisch angetriebenen Pumpe 38 ausgestattet.
Die Bremskreise 24, 26 sind hierbei Teil eines Schlupfregelsystems 40 mit einer Steuereinheit 42.
Das Schlupfregelsystem 40 ist beispielsweise Teil einer Fahrdynamikregelung des Kraftfahrzeugs.
Die Steuereinheit 42 ist mit einem ersten Radsensor 44a, einem zweiten Radsensor 44b, einem dritten Radsensor 44c und einem vierten Radsensor 44d signalübertragend verbunden.
Der erste Radsensor 44a ist dem rechten Vorderrad 30a des Kraftfahrzeugs zugeordnet, der zweite Radsensor 44b dem linken Hinterrad 30b, der dritte Radsensor 44c dem linken Vorderrad 30c und der vierte Radsensor 44d dem rechten Hinterrad 30d.
In diesem Zusammenhang ist die Steuereinheit 42 dazu eingerichtet, mittels der Radsensoren 44a bis 44d jeweils den Schlupf der entsprechenden Räder 30a bis 30d zu ermitteln.
Ferner ist das Steuergerät 22 mit den Radsensoren 44a bis 44d signalübertragend verbunden und dazu eingerichtet, unabhängig von der Steuereinheit 42 mittels der Radsensoren 44a bis 44d jeweils den Schlupf der entsprechenden Räder 30a bis 30d zu ermitteln.
Grundsätzlich kann das Schlupfregelsystem 40 aber beliebig gestaltet sein.
In allen Ausführungsformen sind die Bremsaktuatoren 28a bis 28d 1-kanalig mit der Druckerzeugungseinheit 14 gekoppelt, beispielsweise über die Bremskreise 24, 26 wie in der vorliegenden Ausführungsform.
Durch diese Gestaltung des Bremssystems 10 sind bei einem Ausfall des Schlupfregelsystems 40 die Druckversorgungsventile 32 geöffnet und die Bremsaktuatoren 28a bis 28d können gemeinsam mittels der Druckerzeugungseinheit 14 mit einem Druck beaufschlagt werden.
Wie bereits erläutert, ist das Steuergerät 22 dazu ausgebildet, ein Verfahren zum Betrieb des Bremssystems 10 auszuführen.
Das Verfahren weist hierbei die folgenden Schritte auf, um bei einem Ausfall des Schlupfregelsystems 40, die Funktion des Schlupfregelsystems zu ersetzen bzw. auszugleichen.
In einem ersten Schritt werden die vier Bremsaktuatoren 28a bis 28d aktiv mit einem Druck mittels der Druckerzeugungseinheit 14 beaufschlagt.
Hierbei wird der Druck anhand des Schlupfs geregelt, der mittels zumindest eines der Radsensoren 44a bis 44d an einem der Räder 30a bis 30d ermittelt wird.
Insbesondere wird der Druck anhand des Schlupfs zumindest eines der Vorderräder 30a, 30c geregelt.
Hierbei sind Drücke zulässig, die zumindest zeitweise zum Blockieren eines der Räder 30a bis 30d führen, insbesondere eines der Vorderräder 30a, 30c.
Vorzugsweise werden Drücke vermieden, die dazu führen, dass zweitweise mehr als eines der Räder 30a bis 30d gleichzeitig blockiert.
In einem zweiten Schritt, der insbesondere parallel zum ersten Schritt erfolgen kann, werden die Hinterräder 30b, 30d mittels des elektrischen Antriebs 11 angetrieben, um ein Blockieren der Hinterräder 30b,30d zu verhindern, welches ohne Aktivierung des elektrischen Antriebs 11 stattfinden würde.
Die Hinterräder 30b, 30d werden hierbei anhand des Schlupfs geregelt angetrieben, der mittels zumindest eines der Radsensoren 44b, 44d an einem der Hinterräder 30b, 30d ermittelt wird.
Dabei werden die Hinterräder 30b, 30d so angetrieben, dass zumindest eines der Hinterräder 30b, 30d mit einem Schlupf von weniger als 10% läuft, insbesondere von weniger als 3%.
Des Weiteren kann das Verfahren entsprechend einer sogenannten „select-low“ Regelstrategie ausgeführt werden. Hierbei ist es zulässig, dass eines der Vorderräder 30a, 30c aufgrund des Drucks blockiert. Sobald allerdings mehr als eines der Räder 30a bis 30d in den tiefen Schlupf geht, wird der Druck so weit reduziert, dass die Hinterräder 30b, 30d wieder anrollen.
Anhand der 2 bis 4 wird im Folgenden eine Ausführungsform des Verfahrens detailliert beschrieben.
Die 2 zeigt hierbei ein idealisiertes Kraft-Zeit-Diagramm, in welchem die zeitlichen Verläufe einer an den Rädern 30a, 30c der Vorderachse resultierenden Bremskraft F_R,VA (durchgezogene Linie), einer an den Rädern 30b, 30d der Hinterachse resultierenden Bremskraft F_R,HA (Linie mit kurzen Strichen) sowie einer an den Rädern 30b, 30d der Hinterachse einzustellenden Antriebskraft F_A,HA (Linie mit langen Strichen) dargestellt sind.
Zum Zeitpunkt t₀ wird der Bremsvorgang eingeleitet, indem mittels der Druckerzeugungseinheit 14 ein zentraler, 1-kanaliger Bremsdruck aufgebaut wird. Hierdurch werden die Bremsaktuatoren 28a bis 28d gleichermaßen beaufschlagt, so dass an den Rädern 30a bis 30d der Vorder- und Hinterachse zunächst jeweils eine ansteigende Zentral-Bremskraft Fz wirksam wird, wie die Bremskraftverläufe F_R,VA und F_R,HA zeigen.
Aufgrund der beim Bremsvorgang auftretenden dynamischen Radlastverteilung erreicht im Zeitpunkt t₁ die Zentral-Bremskraft Fz eine hintere Blockier-Bremskraft F_B,HA wenigstens eines Rades 30b, 30d der Hinterachse, ab welcher wenigstens eines der Räder 30b, 30d der Hinterachse blockiert. Durch das Blockieren eines der Hinterräder 30b, 30d könnte das Kraftfahrzeug seine Stabilität verlieren, beispielsweise durch Übersteuern.
Um dem entgegenzuwirken, wird ab dem Zeitpunkt t₁ die an den Rädern 30b, 30d der Hinterachse resultierende Antriebskraft F_A,HA im Verlauf so eingestellt, dass sie der ansteigenden Zentral-Bremskraft F_Z entgegenwirkt, um einen im Wesentlichen konstanten hinteren Bremskraftverlauf F_R,HA einzustellen, welcher in einer Größenordnung der hinteren Blockier-Bremskraft F_B,HA verläuft.
Bedingt durch die ansteigende Zentral-Bremskraft Fz steigt auch der vordere Bremskraftverlauf F_R,VA bis zum Zeitpunkt t₂ weiter an.
Folglich entspricht zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ der Gradient des Antriebskraftverlaufs F_A,HA betragsmäßig im Wesentlichen dem Gradienten des vorderen Bremskraftverlaufs F_R,VA, respektive dem Gradienten des Verlaufs der Zentral-Bremskraft F_Z.
Im Zeitpunkt t₂ erreicht die Zentral-Bremskraft Fz eine vordere Blockier-Bremskraft F_B,VA wenigstens eines Rades 30a, 30c der Vorderachse, ab welcher wenigstens eines der Räder 30a, 30c der Vorderachse blockiert. Durch das Blockieren eines der Vorderräder 30a, 30c könnte das Kraftfahrzeug seine Stabilität verlieren, beispielsweise durch Untersteuern.
Um dies zu vermeiden, wird ab dem Zeitpunkt t₂ die Zentral-Bremskraft Fz so eingestellt, dass sich an den Rädern 30a, 30c der Vorderachse ein im Wesentlichen konstanter vorderer Bremskraftverlauf F_R,VA ergibt, welcher in einer Größenordnung der vorderen Blockier-Bremskraft F_B,VA verläuft.
Ab dem Zeitpunkt t₂ wird ferner die an den Rädern 30b, 30d der Hinterachse resultierende Antriebskraft F_A,HA im Verlauf so eingestellt, dass sich ein im Wesentlichen konstanter hinterer Antriebskraftverlauf F_A,HA ergibt, welcher in einer Größenordnung einer einzustellenden hinteren Soll-Antriebskraft F_A,SOLL verläuft.
Die vordere Blockier-Bremskraft F_B,VA verläuft auf einem höheren Niveau als die hintere Blockier-Bremskraft F_B,HA, d.h. F_B,VA > F_B,HA, was durch die beim Bremsvorgang auftretende dynamische Radlastverteilung bedingt ist. Der Unterschied zwischen der vorderen Blockier-Bremskraft F_B,VA und der hinteren Blockier-Bremskraft F_B,HA ist als Differenz-Blockier-Bremskraft dF_B angegeben. Hierbei gilt dF_B ~ F_B,VA - F_B,HA.
Es wird somit ab dem Zeitpunkt t₂ eine hintere Soll-Antriebskraft F_A,SOLL eingestellt, so dass diese betragsmäßig im Wesentlichen der auftretenden Differenz-Blockier-Bremskraft dF_B entspricht, d.h. F_A,SOLL ~ dF_B.
In den 3 und 4 ist schematisch ein in Richtung X fahrendes Kraftfahrzeug während eines Bremsvorgangs gezeigt. Dabei sind die an den Rädern 30a, 30c der Vorderachse und den Rädern 30b, 30d der Hinterachse in den Zeitpunkten t₁ und t₂ jeweils resultierenden Kräftebilanzen dargestellt, welche bei dem in 2 dargestellten Bremsvorgang wirken.
Indem die Hinterräder 30b, 30d mittels des elektrischen Antriebs 11 angetrieben werden, kann zum Zeitpunkt t₂ an den Vorderrädern 30a, 30c eine Bremskraft F_S,VA wirken, die größer ist als die im Zeitpunkt t₁ an den Vorderrädern 30a, 30c wirkende Bremskraft F_B,HA, d.h. F_B,VA > F_B,HA. Folglich wird der Bremsweg des Kraftfahrzeugs verkürzt.
Ferner wird hierbei zwischen den Zeitpunkten t₁ und t₂ die auftretende Differenz-Bremskraft dF_B durch die Soll-Antriebskraft F_A,SOLL an den Hinterrädern 30b, 30d kompensiert.
In den 3 und 4 wird davon ausgegangen, dass an dem linken Rad 30b, 30c und dem rechten Rad 30a, 30d einer Fahrzeugachse jeweils betragsmäßig im Wesentlichen übereinstimmende Bremskräfte wirken, d.h. F_B,VL ~ F_B,VR und F_B,HL ~ F_B,HR. Diese Situation ist beispielsweise bei einem Bremsvorgang auf einer Fahrbahn mit homogenem Reibbeiwert der Fall.
In diesem Zusammenhang ist festzustellen, dass die beim Bremsvorgang auftretende dynamische Radlastverteilung im Fall eines großen Fahrbahn-Reibbeiwertes, beispielsweise bei einer trockenen Fahrbahn, eine größere Differenz-Bremskraft dF_B zulässt als im Fall eines kleinen Fahrbahn-Reibbeiwertes, beispielsweise bei einer glatten Fahrbahn.
Dies zeichnet unter anderem das erfindungsgemäße Verfahren aus, nämlich dass die Differenz-Bremskraft dF_B situationsabhängig, beispielsweise in Abhängigkeit des für den Bremsvorgang relevanten Fahrbahn-Reibbeiwerts, durch Einstellung einer Soll-Antriebskraft F_A,SOLL an den Rädern 30b, 30d der Hinterachse kompensiert werden kann.
Aufgrund einer 1-kanaligen Druckerzeugung mittels der Druckerzeugungseinheit 14 kann zwar keine radindividuelle Bremskraftregelung erfolgen, jedoch kann aufgrund einer einstellbaren Soll-Antriebskraft F_A,SOLL an den Rädern 30b, 30d der Hinterachse eine achsindividuelle Bremskraftregelung erfolgen.
Auf diese Weise kann achsindividual eine sogenannte „select-low“ Regelung oder eine sogenannte „select-high“ Regelung angewendet werden, die in der Regel bei einem Bremsvorgang auf einer Fahrbahn mit inhomogenen Reibbeiwerten angewendet wird.
Im Fall einer „select-low“ Regelung ist das Rad 30a bis 30d entscheidend, welches als erstes blockiert, also je nach Achse als erstes eine hintere Blockier-Bremskraft F_B,HA oder eine vordere Blockier-Bremskraft F_B,VA erreicht. Dabei wird in Kauf genommen, dass das Rad 30a bis 30d, welches sich auf einem großen Fahrbahn-Reibbeiwert befindet, unterbremst wird, wodurch sich der Bremsweg zugunsten der Fahrzeugstabilität erhöht.
Im Fall einer „select-high“ Regelung ist das Rad 30a bis 30d entscheidend, welches als zweites blockiert, also je nach Achse als zweites eine hintere Blockier-Bremskraft F_B,HA oder eine vordere Blockier-Bremskraft F_B,VA erreicht. Dabei wird in Kauf genommen, dass das Rad 30a bis 30d, welches sich auf einem kleinen Fahrbahn-Reibbeiwert befindet, überbremst wird, wodurch sich der Bremsweg zuungunsten der Fahrzeugstabilität verringert.
Dabei besteht die Option, dass eine Achse des Kraftfahrzeugs nach dem „select-low“ Prinzip und die andere Achse des Kraftfahrzeugs nach dem „select-high“ Prinzip geregelt wird. Auf diese Weise kann in vorteilhafter Weise zugunsten der Fahrzeugstabilität das Giermoment M_Gier des Kraftfahrzeugs reduziert, respektive kompensiert, werden.
Auf diese Weise kann bei ausgefallenem Schlupfregelsystem 40 die Fahrstabilität des Kraftfahrzeugs verbessert werden.
Insbesondere kann die Fahrzeugstabilität auch bei kritischer Fahrzeugbeladung auf wechselnden Untergründen sichergestellt werden.
Ferner kann hierdurch das Kraftfahrzeug bei ausgefallenem Schlupfregelsystem 40 sicher abgebremst werden, auch auf Untergründen mit niedrigen oder unterschiedlichen Reibwerten.
Des Weiteren kann das Kraftfahrzeug auf diese Weise mittels der Druckerzeugungseinheit 14, die 1-kanalig mit den Bremsaktuatoren 28a bis 28d gekoppelt ist, sehr stark verzögert werden.
Auf diese Weise bildet die mit den Bremsaktuatoren 28a bis 28d 1-kanalig gekoppelte Druckerzeugungseinheit 14 eine zuverlässige Rückfallebene bei einem Ausfall des Schlupfregelsystems 40.
Die Erfindung ist nicht auf die gezeigte Ausführungsform beschränkt. Insbesondere können einzelne Merkmale einer Ausführungsform beliebig mit Merkmalen anderer Ausführungsformen kombiniert werden, insbesondere unabhängig von den anderen Merkmalen der entsprechenden Ausführungsformen.

Claims

Verfahren zum Betrieb eines Bremssystems (10) für ein Kraftfahrzeug mit wenigstens einem elektrischen Antrieb (11), einem linken Vorderrad (30c), einem rechten Vorderrad (30a), einem linken Hinterrad (30b) und einem rechten Hinterrad (30d), wobei das Bremssystem (10) eine Bremseinrichtung (16) mit einer hydraulischen Druckerzeugungseinheit (14) und einem Steuergerät (22), ein Schlupfregelsystem (40) sowie vier Bremsaktuatoren (28a, 28b, 28c, 28d) aufweist, die mit der Druckerzeugungseinheit (14) 1-kanalig gekoppelt sind und die jeweils einem der Räder (30a, 30b, 30c, 30d) des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind, wobei das Verfahren bei einem Ausfall des Schlupfregelsystems (40) zum Ersatz des ausgefallenen Schlupfregelsystem (40) die folgenden Schritte aufweist: a) Beaufschlagen der vier Bremsaktuatoren (28a, 28b, 28c, 28d) mit einem Druck mittels der Druckerzeugungseinheit (14), und b) Antreiben der Hinterräder (30b, 30d) mittels des elektrischen Antriebs (11).
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt a) der Druck anhand des Schlupfs zumindest eines der Vorderräder (30a, 30c) geregelt wird, wobei der Schlupf des zumindest eines Vorderrads (30a, 30c) mittels eines Radsensors (44a, 44b, 44c, 44d) ermittelt wird, der dem entsprechenden Vorderrad (30a, 30c) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in Schritt a) zumindest zeitweise einen Wert hat, der zum Blockieren eines einzelnen der Räder (30a, 30b, 30c, 30d) führt, insbesondere eines einzelnen der Vorderräder (30a, 30c).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt b) die Hinterräder (30b, 30d) anhand des Schlupfs zumindest eines der Hinterräder (30b, 30d) geregelt angetrieben werden, wobei der Schlupf des zumindest einen Hinterrads (30b, 30d) mittels eines Radsensors (44b, 44d) ermittelt wird, der dem entsprechenden Hinterrad (30b, 30d) zugeordnet ist.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hinterräder (30b, 30d) in Schritt b) so angetrieben werden, dass zumindest eines der Hinterräder (30b, 30d) mit einem Schlupf von weniger als 10%, insbesondere von weniger als 3% läuft.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren bei einem Kraftfahrzeug mit einem autonomen Fahrmodus vorgesehen ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremssystem (10) einen elektronischen Bremskraftverstärker umfasst und/oder ein Brake-by-Wire- Bremssystem ist.
Steuergerät (22) für ein Bremssystem (10), dadurch gekennzeichnet, dass es zum Ausführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgebildet ist.
Steuergerät (22) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (22) mit vier Radsensoren (44a, 44b, 44c, 44d) signalübertragend verbunden ist, die jeweils einem der Räder (30a, 30b, 30c, 30d) des Kraftfahrzeugs zugeordnet sind.
Bremssystem (10) mit einem Steuergerät (22) nach Anspruch 8 oder 9.