DE102022205632A1 - Verfahren zum Erzeugen eines Sollwerts, Verfahren zum Steuern eines Aktuators und Steuerungsvorrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Sollwerts einer Position eines Aktuators einer Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs, wobei auf Werte eines weiteren Rads zurückgegriffen wird und dadurch ein Korrekturwert ermittelt wird, welcher einen Ausgangswert korrigiert. Dadurch kann auf eine Kraftsensorik am Rad verzichtet werden. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zugehöriges Verfahren zum Steuern eines Aktuators einer Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs und eine zugehörige Steuerungsvorrichtung.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Sollwerts einer Position eines Aktuators einer Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein zugehöriges Verfahren zum Steuern eines Aktuators sowie eine zugehörige Steuerungsvorrichtung.
• Radbremsen werden typischerweise verwendet, um Kraftfahrzeuge gezielt zu verzögern. Bislang werden derartige Radbremsen meistens hydraulisch angetrieben, zukünftig ist auch eine elektrohydraulische oder elektromechanische elektrische Betätigung vorgesehen. Zum Betätigen einer Bremse wird dabei unabhängig von der Art der Betätigung typischerweise ein Aktuator eingesetzt, welcher eine Betätigungskraft aufbringen kann. Abhängig von seiner Position wird mehr oder weniger gebremst oder auch nicht gebremst. Für die Position wird deshalb typischerweise ein geeigneter Sollwert vorgegeben, welcher einer gewünschten Bremswirkung entspricht.
• Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen eines Sollwerts einer Position eines Aktuators einer Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs bereitzustellen, welches im Vergleich zu bekannten Ausführungen alternativ oder besser ausgeführt ist. Es sind des Weiteren Aufgaben der Erfindung, ein zugehöriges Verfahren zum Steuern eines Aktuators sowie eine zugehörige Steuerungsvorrichtung bereitzustellen.
• Dies wird erfindungsgemäß durch Verfahren und eine Steuerungsvorrichtung gemäß den jeweiligen Hauptansprüchen erreicht. Vorteilhafte Ausgestaltungen können beispielsweise den jeweiligen Unteransprüchen entnommen werden. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Inbezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erzeugen eines Sollwerts einer Position eines Aktuators einer Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs.
• Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
• - Ermitteln eines Ausgangswerts basierend auf einer Bremsanforderung,
• - Ermitteln eines Korrekturwerts basierend zumindest auf einer Radgeschwindigkeit des Rads, einer Radgeschwindigkeit eines weiteren Rads und einem Schlupfskalierungsfaktor, und
• - Korrigieren des Ausgangswerts mittels des Korrekturwerts.
• Mittels eines solchen Verfahrens kann der Aufwand zur Ermittlung des Sollwerts minimiert werden. Es genügt die Ermittlung zweier Radgeschwindigkeiten. Der Schlupfskalierungsfaktor kann variabel oder fest vorgegeben werden und damit eine gewünschte Beziehung zwischen dem Rad und dem weiteren Rad herstellen. Insbesondere können Steuerungsmechanismen des weiteren Rads auch einen Teil der Steuerungsaufgaben für das Rad übernehmen, und dies kann insbesondere dazu genutzt werden, um beim Rad auf einen Kraftsensor zu verzichten. Dadurch kann Aufwand eingespart werden, ohne dass Sicherheit oder Komfort beeinträchtigt werden.
• Ein Kraftfahrzeug hat beispielsweise vier Räder, insbesondere wenn es sich um einen Personenkraftwagen oder um ein leichtes Nutzfahrzeug handelt. Das Verfahren kann für solche Fahrzeuge angewandt werden, kann jedoch auch für andere Fahrzeuge angewandt werden, beispielsweise für einspurige Kraftfahrzeuge mit typischerweise nur zwei Rädern, oder für Fahrzeuge mit mehr als vier Rädern. Entscheidend ist lediglich, dass ein Rad vorhanden ist, für dessen Bremsaktuator ein Sollwert wie hierin beschrieben ermittelt werden soll, und dass ein weiteres Rad vorhanden ist, für welches eine Radgeschwindigkeit bekannt ist.
• Das Korrigieren des Ausgangswerts kann insbesondere derart erfolgen, dass der Ausgangswert um den Korrekturwert korrigiert wird, beispielsweise durch Addition, Subtraktion oder andere Rechenoperationen, wobei derjenige Wert, welcher beim Korrigieren des Ausgangswerts mittels des Korrekturwerts entsteht, typischerweise der Sollwert ist. Dieser Sollwert kann dann für eine Bremsensteuerung verwendet werden.
• Insbesondere kann der Korrekturwert auch basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs ermittelt werden. Dies kann insbesondere bedeuten, dass der Korrekturwert in die beschriebene Berechnung oder eine sonstige Berechnung mit eingeht. Insbesondere kann die Fahrzeuggeschwindigkeit zur Berechnung eines Radgeschwindigkeitssollwerts verwendet werden, welcher ebenfalls in die Ermittlung des Korrekturwerts eingehen kann.
• Zur Berechnung des Korrekturwerts kann insbesondere eine Soll-Radgeschwindigkeit für das Rad berechnet werden, bei welcher das Rad einen Schlupf aufweist, welcher einen Schlupf des weiteren Rads skaliert und dem Schlupfskalierungsfaktor entspricht. Dadurch kann durch den Schlupfskalierungsfaktor vorgegeben werden, wie sich die Radgeschwindigkeit des Rads im Vergleich zu derjenigen des weiteren Rads beim Bremsen verhalten soll. Entsprechend kann der Korrekturwert ermittelt werden.
• Der Korrekturwert kann insbesondere basierend auf einer Differenz zwischen der Soll-Radgeschwindigkeit und einer Ist-Radgeschwindigkeit ermittelt werden. Dadurch kann eine solche Differenz dazu führen, dass der Korrekturwert diese Differenz auszugleichen versucht. Insbesondere kann der Korrekturwert so berechnet werden, dass er diese Differenz betragsmäßig minimiert bzw. auf null bringt.
• Die Soll-Radgeschwindigkeit kann insbesondere bei Vorhandensein eines Werts für die Fahrzeuggeschwindigkeit folgendermaßen berechnet werden: $$\begin{array}{l}\left(1-\text{Schlupfskalierungsfaktor}\right)\times \text{Fahrzeuggeschwindigkeit}+\\ \text{Schlupfskalierungsfaktor}\times \text{Radgeschwindigkeit des weiteren Rads}\text{.}\end{array}$$

  
• Dies hat sich als einfache Möglichkeit zur Berechnung einer Soll-Radgeschwindigkeit erwiesen, wobei die Soll-Radgeschwindigkeit dazu führt, dass das Rad im Vergleich zum weiteren Rad den gewünschten Schlupf bzw. eine gewünschte Beziehung bezüglich des Schlupfs aufweist.
• Die Soll-Radgeschwindigkeit kann bei Fehlen eines Werts für die Fahrzeuggeschwindigkeit folgendermaßen berechnet werden: Schlupfskalierungsfaktor x Radgeschwindigkeit des weiteren Rads + Offset.
• Damit kann auch für den Fall, dass kein Wert für die Fahrzeuggeschwindigkeit vorhanden ist, beispielsweise weil gerade keine vernünftige Berechnung möglich ist, das Verfahren angewendet werden. Der Offset kann insbesondere geeignet gewählt werden, so dass er über einen möglichst großen Betriebsbereich zum gewünschten Ergebnis führt.
• Insbesondere kann der Korrekturwert, nachdem er nicht mehr ermittelt werden kann, ausgehend von seinem momentanen Wert auf null verringert werden. Dies kann eine Reaktion darauf darstellen, dass kein Wert für den Korrekturwert mehr ermittelt werden kann, beispielsweise weil eine oder mehrere der dafür notwendigen Daten nicht mehr zur Verfügung stehen. Beispielsweise kann es sich bei den nicht mehr zur Verfügung stehenden Daten um die Fahrzeuggeschwindigkeit oder um eine Raddrehzahl des weiteren Rads handeln. Durch das Verringern auf null wird verhindert, dass der Korrekturwert ungewünschte Eingriffe in einen Bremsvorgang vornimmt, welche nichts mehr mit der momentanen Situation zu tun haben. Insbesondere kann das erwähnte Vorgehen der Verringerung bei einem radindividuellen Bremseingriff verwendet werden, beispielsweise wenn also das weitere Rad signifikant anders gebremst werden soll als das Rad.
• Das Verringern kann insbesondere linear oder entsprechend einer vorgegebenen Rampe erfolgen. Eine solche lineare Verringerung oder eine Rampe kann insbesondere als Funktion über die Zeit angegeben werden. Dadurch kann ein gleichmäßiges Heranführen des Korrekturwerts an den Wert null erreicht werden, was abrupte Änderungen des Bremsverhaltens und daraus resultierende Sicherheits- oder Komfortproblematiken verhindert.
• Insbesondere kann eine Betätigungskraft am weiteren Rad unter anderem basierend auf einem Messwert der Betätigungskraft am weiteren Rad geregelt werden. Die Betätigungskraft am weiteren Rad kann dabei insbesondere mittels eines Kraftsensors gemessen werden.
• Die Betätigungskraft kann insbesondere eine Spannkraft sein, wenn es sich bei der Bremse um eine Scheibenbremse handelt, und kann insbesondere eine Spreizkraft sein, wenn es sich bei der Bremse um eine Trommelbremse handelt. Vorteilhaft wird kein Messwert der Betätigungskraft am Rad verwendet. Auf das Erfassen eines solchen Messwerts und zugehörige Sensorik kann somit vorteilhaft verzichtet werden. Die Bremse, welche mittels des hierin beschriebenen Verfahrens gesteuert wird, weist somit vorteilhaft keinen Betätigungskraftsensor und/oder keinen sonstigen Kraftsensor auf.
• Beim Korrigieren kann insbesondere der Korrekturwert zum Ausgangswert addiert werden oder vom Ausgangswert subtrahiert werden. Dies entspricht einer einfachen Vorgehensweise. Auch andere Berechnungsvorschriften sind grundsätzlich möglich.
• Insbesondere kann der Ausgangswert mittels einer vorgegebenen Tabelle oder Funktion aus der Bremsanforderung ermittelt werden. Die Bremsanforderung gibt dabei typischerweise einen Wert vor, welcher zu einer gewünschten Bremswirkung korreliert. Mittels einer Tabelle oder einer Funktion kann dann der Ausgangswert ermittelt werden. Die Tabelle oder die Funktion können insbesondere auf Messungen und/oder Berechnungen basieren. Bei einer Tabelle kann insbesondere zu mehreren diskreten Werten der Bremsanforderung ein jeweiliger Ausgangswert abgespeichert sein. Eine Funktion kann insbesondere als mathematische Formel formuliert sein.
• Der Ausgangswert kann insbesondere bei Fehlen einer Bremsanforderung auf einen vorgegebenen Standby-Wert gesetzt werden. Insbesondere kann es sich dabei um einen Standby-Wert handeln, welcher dafür sorgt, dass keine Bremswirkung erzeugt wird.
• Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird nach Ermitteln eines Korrekturwerts oder mehrerer Korrekturwerte ein Skalierungsfaktor basierend auf mindestens einem Korrekturwert und mindestens einem Ausgangswert errechnet. Die Tabelle oder die Funktion können insbesondere mittels des Skalierungsfaktors skaliert werden. Dadurch kann erreicht werden, dass nach dem Ermitteln eines Korrekturwerts eine Skalierung der Tabelle oder der Funktion erfolgen kann, so dass die notwendige Korrektur durch den Korrekturwert in nachfolgenden Bremsanforderungen verringert wird. Insbesondere kann dabei der Skalierungsfaktor derart berechnet werden, dass die Summe aus Ausgangswert und Korrekturwert gleich ist dem Produkt aus Skalierungsfaktor und Ausgangswert. Auch andere Berechnungsvorschriften können jedoch verwendet werden.
• Insbesondere können das Rad und das weitere Rad unterschiedlichen Achsen angehören. Dadurch kann beispielsweise bei einer Achse, insbesondere der Hinterachse, auf Kraftsensorik verzichtet werden. Das Rad kann insbesondere ein Hinterrad sein und das weitere Rad kann insbesondere ein Vorderrad sein. Auch andere Ausführungen, insbesondere die umgekehrte Ausführung, sind jedoch möglich. Insbesondere können das Rad und das weitere Rad seitengleich sein. Dies kann insbesondere bedeuten, dass sich beide Räder, also das Rad und das weitere Rad, auf der gleichen Seite eines mehrspurigen Kraftfahrzeugs befinden, beispielsweise auf der linken oder auf der rechten Seite.
• Der Aktuator kann insbesondere ein elektromechanischer Aktuator sein. Ein solcher wird typischerweise unmittelbar von einem Elektromotor angetrieben, welcher typischerweise radnah angeordnet ist. Insbesondere kann der Aktuator ein Bremsaktuator sein. Jedoch lässt sich das Verfahren auch für hydraulische oder elektrohydraulische Bremsen oder auch Kombinationen anwenden. Dann kann insbesondere an einer Achse, welche einen Radgeschwindigkeitssollwert für die andere Achse oder Bremse erzeugt, ein Druck gemessen werden. Eine Bremse, welche mittels des hierin beschriebenen Verfahrens gesteuert wird, ist typischerweise elektromechanisch oder elektrohydraulisch ausgeführt. Eine weitere Bremse, welche typischerweise dem weiteren Rad zugeordnet ist, kann ebenfalls eine elektromechanische oder elektrohydraulische Bremse sein, oder sie kann beispielsweise eine hydraulische Bremse sein.
• Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Steuern eines Aktuators einer Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs.
• Das Verfahren weist folgende Schritte auf:
• - Erzeugen eines Sollwerts einer Position des Aktuators mittels eines Verfahrens wie hierin beschrieben, wobei bezüglich des Verfahrens auf alle beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden kann,
• - Ermitteln einer Differenz durch Abziehen eines Istwerts der Position des Aktuators von dem Sollwert, und
• - Ermitteln einer Solldrehzahl des Aktuators basierend auf der Differenz.
• Dadurch kann insbesondere eine zum hierin beschriebenen Verfahren zugehörige Positionsreglerfunktion implementiert werden. Der Sollwert ist dabei bereits einschließlich der Korrektur mittels des Korrekturwerts zu sehen. Der Istwert der Position des Aktuators kann insbesondere basierend auf einer Messung ermittelt werden, beispielsweise mittels eines Positionssensors oder eines Winkelsensors.
• Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Steuerungsvorrichtung für eine Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuerungsvorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens wie hierin beschrieben konfiguriert ist. Bezüglich des Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden. Insbesondere kann die Steuerungsvorrichtung Speichermittel und Prozessormittel aufweisen, wobei die Speichermittel Programmcode enthalten, bei dessen Ausführung die Prozessormittel ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein nichtflüchtiges computerlesbares Speichermedium, auf welchem Programmcode gespeichert ist, bei dessen Ausführung ein Prozessor ein erfindungsgemäßes Verfahren ausführt. Bezüglich des Verfahrens kann auf alle hierin beschriebenen Ausführungen und Varianten zurückgegriffen werden.
• Insbesondere kann das hierin beschriebene Verfahren für eine Fremdkraftbremsanlage verwendet werden, bei der das Bremspedal von der Bremsanlage entkoppelt ist und die Radbremsen insbesondere durch elektromechanisch betätigte Bremsen realisiert sind. Diese können sowohl als Scheibenbremsen wie auch als Trommelbremsen ausgeführt sein. Elektromechanische Scheibenbremsen können bevorzugt so ausgeführt sein, dass eine Zuspannkraft mittels eines Elektromotors, eines Vorschaltgetriebes und eines Rotations-/Translationsgetriebes erzeugt wird. Die Zuspannkraft, also die Kraft, mit der die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe gedrückt werden, erzeugt dann ein entsprechendes Bremsmoment an dem betrachteten Rad. Je nach Ausführungsform und Regelungskonzept kann die Ansteuerung derart sein, dass entsprechend dem angeforderten Verzögerungswunsch entweder eine vorgegebene, definierte Spannkraft oder ein vorgegebenes, definiertes Bremsmoment eingestellt wird.
• Eine elektromechanisch betätigte Trommelbremse kann bevorzugt so ausgeführt sein, dass eine Motor-/Getriebeeinheit ein Spreizmodul betätigt, das mit einer aufgrund der angeforderten Wunschverzögerung vorgegebenen Spreizkraft die Bremsbeläge an die Bremstrommel andrückt und somit ein entsprechendes Bremsmoment erzeugt. Auch dabei kann je nach Ausführungsform und Regelungskonzept die Ansteuerung derart sein, dass eine definierte Spreizkraft oder ein Bremsmoment entsprechend des geforderten Verzögerungswunschs eingestellt wird.
• Betrachtet werden auch Anordnungen von Kombinationen aus hydraulischen und elektromechanischen Aktuatoren, wobei dann die elektromechanischen Bremsaktuatoren bevorzugt an der Hinterachse angeordnet sind.
• Zum Einstellen der angeforderten Zuspannkräfte oder Spreizkräfte oder Bremsmomente mit einer entsprechend geforderten Genauigkeit werden üblicherweise zum Teil aufwändige Kraftsensoren oder Bremsmomentsensoren je Bremsaktuator verwendet. Darauf kann mithilfe des hierin beschriebenen Verfahrens verzichtet werden.
• Weitere Merkmale wird der Fachmann dem nachfolgend mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispiel entnehmen. Dabei zeigen:
• 1: ein Blockschaltbild,
• 2: einen Graph einer Funktion, und
• 3: ein weiteres Blockschaltbild.
• 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 1 zeigt dabei eine Gesamtübersicht, wobei 3 eine entsprechende Anordnung für den Fall zeigt, dass das erfindungsgemäße Verfahren aktiviert ist.
• Es wird grundsätzlich davon ausgegangen, dass elektromechanische Radbremsen einer ersten Achse, hier bevorzugt die Vorderradachse, in bekannter Weise betrieben werden, d.h. insbesondere mittels eines Kraftsensors oder einer ähnlichen Vorrichtung geregelt werden. Hierbei wird entsprechend dem angeforderten Verzögerungswunsch die korrespondierende Zuspannkraft, Spreizkraft oder das Bremsmoment mittels spezieller Kraft- bzw. Momentensensorik bestimmt und eingestellt bzw. geregelt. Das in 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt die Gesamtanordnung für einen elektrischen Bremsaktuator einer zweiten Achse, hier bevorzugt der Hinterradachse, bei welchem insbesondere einer Aktuatorregelung eine in 1 nicht dargestellte Motorgeschwindigkeitsregelung unterlagert ist, die als Sollgröße einen Motorgeschwindigkeitssollwert bzw. einer Solldrehzahl des Aktuators ω_Mol,Soll und als Stellgröße ein Motorsollmoment M_Akl,Soll für den Aktuator erzeugt. Wesentlich bei der dargestellten Anordnung ist dabei, dass eine Reglerstruktur zum Einsatz kommt, bei der auf die Verwendung von Spannkraftsensoren oder Bremsmomentensensorik verzichtet wird.
• In 2 ist, insbesondere zum besseren Verständnis der weiteren Betrachtung, die Definition des hier betrachteten Koordinatensystems und der Zusammenhang zwischen Zuspannkraft bzw. Betätigungskraft F_SP und Zuspannweg X_SP des Aktuators in Form einer Kennlinie dargestellt, wobei alternativ zum Zuspannweg X_SP (translatorische Bewegung) auch ein Motorwinkel φ_Akt bzw. φ_SP (rotatorische Betrachtung) betrachtet werden kann. Beide Größen sind insbesondere über ein Übersetzungsgetriebe des elektromechanischen Antriebsstrangs eindeutig miteinander verknüpft. Eine Kontaktposition X_SP = 0 wird insbesondere während einer Initialisierungsroutine bestimmt und auch während der Betätigung der Bremse fortlaufend korrigiert. Da keine Spannkraftsensorik zur Verfügung steht, basiert die Bestimmung der Kontaktdetektion insbesondere auf der Betrachtung des Motormoments und berücksichtigt die Tatsachse, dass beim Übergang von der freien Bewegung (Fahren im Lüftspiel) zur kraftschlüssigen Bewegung (Bremse zuspannen) das Motormoment M_Akt bedingt durch den Kraftanstieg ebenfalls ansteigt.
• Grundgedanke der in 1 dargestellten Anordnung ist, dass die elektromechanische Bremse in einer Spannkraft- bzw. Spreizkraftsteuerung betrieben wird und dass die aus dem Kraft- bzw. Bremsmomentensollwert und dem Zusammenhang zwischen angeforderter Kraft und korrespondierender Position bestimmten Sollwert für die Aktuatorposition mithilfe einer Radgeschwindigkeitsregelung korrigiert wird. In den weiteren Ausführungen wird hier exemplarisch der Fall von elektromechanisch betätigten Scheibenbremsen betrachtet, bei denen ein Verzögerungswunsch in eine aufzubringende Zuspannkraft umgesetzt wird. Ein Übertrag auf elektrisch betätigte Trommelbremsen ist problemlos möglich. Weiterhin wird davon ausgegangen, dass die erste Achse die Vorderachse und die zweite Achse die Hinterachse ist.
• Liegt ein Verzögerungswunsch vor, also eine Anforderung zum Aufbringen einer definierten Zuspannkraft bzw. eines definierten Bremsmoments in Form einer Bremsanforderung F_SP,Soll, so wird der Aktuator in Zuspannrichtung aus seiner Ruhelage (Idle-Position/Standby-Position, siehe 2) in Richtung Zuspannen bewegt. Liegt keine Anforderung vor oder wird eine vorhandene Zuspannanforderung wieder zurückgesetzt (Sollwert=0), so wird der Aktuator in einen unbetätigten Zustand überführt bzw. gehalten, bei dem ein definierter Abstand von Bremsbelag zu Bremsscheibe (Lüftspiel) durch den Aktuator eingestellt und gehalten wird, so dass sich kein Restbremsmoment ergibt. In diesem Fall wird entsprechend der Anordnung nach 1 ein Auswahlparameter ModeSelect_1 so definiert, dass die Aktuatorposition die Zielposition X_{Akt,Soll,Idle} eingestellt (ModeSelect_1 = 0). Es gilt in diesem Fall also X_Akt,Soll = X_{Akt,Soll,Idle} = X_Standby. Für den Fall, dass ein Verzögerungswunsch vorliegt, wird ModeSelect_1 so definiert, dass für den Aktuatorpositionsregler der Ausgangswert X_Akt,Soll = X_{Akt,Soll,FCtrl} bestimmt wird (ModeSelect_1 = 1).
• Es wird nun gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung vorgeschlagen, bei der Bremsung die Bremskräfte der ersten kraft- oder bremsmomentengeregelten Achse zu den Bremskräften der zweiten Achse in Beziehung zu bringen. Dies erfolgt mithilfe der Raddrehzahlen bzw. der Radgeschwindigkeiten. Während der Bremsung wird insbesondere bei Aktivierung der hierin beschriebenen Funktion durch entsprechendes Setzen einem Auswahlparameter ModeSelect_2 (ModeSelect_2 = 1) der Radgeschwindigkeitsregler als Korrekturregler zur Korrektur von X_Akt,Soll aktiviert.
• Der Sollwert für die Radgeschwindigkeit V_{Rad,H_s,Soll} (mit s = L für links oder R für rechts) bzw. Raddrehzahl ω_{Rad,H_s,Soll} ergibt sich aus der Radgeschwindigkeit V_{Rad,V_s} bzw. der Raddrehzahl ω_{Rad,V_s} des seitengleichen Rads der Vorderradachse (v_Rad = R_dyn x ω_Rad, im Weiteren wird exemplarisch die Radgeschwindigkeit betrachtet). Es wird vorgeschlagen, diesen Sollwert V_{Rad,H_s,Soll} für die Radgeschwindigkeit so zu bestimmen, dass sich ein definiertes Verhältnis zwischen dem Radschlupf S_{V_s} der (kraftgeregelten) elektromechanischen Bremse der Vorderradachse zur seitengleichen (kraftgesteuerten) elektromechanischen Bremse der Hinterradachse einstellt. Es gilt daher: $${\text{S}}_{\text{H\_s}\text{,Soll}}={\mathrm{\lambda }}_{\text{S}\text{,Scale}}\times {\text{S}}_{\text{V\_s}}$$

  

  oder $${\text{S}}_{\text{H\_s}\text{,Soll}}={\mathrm{\lambda }}_{\text{S}\text{,Scale}}\times \left(\left({\text{V}}_{\text{Ref}}-{\text{V}}_{\text{Rad}\text{,V\_s}}\right){\text{/V}}_{\text{Ref}}\right).$$

  

  S bezeichnet dabei grundsätzlich einen Schlupf. V bezeichnet die Radgeschwindigkeit, der Index V steht für vorne, H für hinten.
• Der Parameter λ_S,Scale mit 0 < λ_S,Scale < 1 repräsentiert insbesondere das angeforderte Verhältnis zwischen dem Schlupf des Vorderrads und dem Schlupf des seitengleichen Hinterrads und kann aus fahrdynamischer Sicht und nach Fahrstabilitätsgesichtspunkten vorgegeben und bei Bedarf an die jeweilige Fahrsituation angepasst werden. Es handelt sich dabei insbesondere um den weiter oben bereits erwähnten Schlupfskalierungsfaktor. Als resultierender Sollwert für die Radgeschwindigkeit ergibt sich dann: $${\text{V}}_{\text{Rad}\text{,H\_s}\text{,Soll}}=\left(1-{\mathrm{\lambda }}_{\text{S}\text{,Scale}}\right)\times {\text{V}}_{\text{Ref}}+{\mathrm{\lambda }}_{\text{S}\text{,Scale}}\times {\text{V}}_{\text{Rad}\text{,V\_s}}$$

  
• Alternativ oder für den Fall, dass keine oder keine gültige Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit bzw. Fahrzeuggeschwindigkeit V_Ref zur Verfügung steht, kann die Berechnung des Sollwerts auch wie folgt erfolgen: $${\text{V}}_{\text{Rad}\text{,H\_s}\text{,Soll}}={\mathrm{\lambda }}_{\text{S}\text{,Scale}}\times {\text{V}}_{\text{Rad}\text{,V\_s}}+{\text{V}}_{\text{Rad}\text{,Offset}}.$$

  
• Auch hier kann durch eine geeignete Festlegung der Parameter ein definiertes Verhältnis zwischen der Raddrehzahl des Vorderrads und der Raddrehzahl des seitengleichen Hinterrads eingestellt werden. Insbesondere kann dazu ein Offset V_Rad,Offset vorgegeben werden.
• Die hier beschriebenen Parameter zur Bildung des Sollwerts für die Radgeschwindigkeit können auch während einer Regelung der Radbremse dynamisch verändert werden. Dies erfolgt dann insbesondere in Abhängigkeit der Anforderung der die Bremsung anfordernden Funktion.
• Der in 1 bzw. 3 dargestellte Korrekturregler erzeugt aufgrund der Abweichung zwischen Sollwert und Istwert der Radgeschwindigkeit einen Korrekturwert X_Akt,Korr für den Aktuatorpositionssollwert bzw. Ausgangswert X_{Akt,Soll,FCtrl}. Dieser Wert wird insbesondere um den Sollwert X_Akt,Soll,_FCtrl additiv überlagert und bewirkt somit eine Korrektur von Ungenauigkeiten oder Veränderungen im Modell für den Zusammenhang X_Akt = f(F_SP). Es ergibt sich ein Sollwert X_Akt,Soll2, welcher eine Eingangsgröße für einen Aktuatorpositionsregler darstellt. Als Struktur für den Korrekturregler kommt ein linearer Regler mit proportional-integralem (PI-)Verhalten zum Einsatz. Auch andere Regler können jedoch grundsätzlich verwendet werden. Zur Erhöhung der Stelldynamik bei schnellen Änderungen von Sollwert oder Istwert kann auch ein differenzierender Anteil im Regler (PID) ergänzt werden. In einer weiteren Ausführungsform (hier nicht dargestellt) kann die Stellgröße des Korrekturreglers X_Akt,Korr noch auf minimal und maximal zulässige Werte begrenzt werden.
• Werden radindividuelle Bremseingriffe angefordert, welche nicht oder nur schwer mittels der in 1 dargestellten und hier beschriebenen Funktion f(X) darstellbar sind, oder befindet sich das Radgeschwindigkeitssignal im Bereich kleiner Geschwindigkeiten bzw. nahe dem Stillstand, bei der die Signalqualität aufgrund der limitierten Auflösung für eine feindosierbare Bremsenbetätigung nicht ausreichend ist, so wird der Korrekturregler durch Setzen von ModeSelect_2 = 0 deaktiviert, so dass weiterhin nur noch die Kraftsteuerung aktiv bleibt. Die zum Zeitpunkt der Deaktivierung angeforderte Korrekturaktuatorposition X_Akt,Korr wird gesichert (X_{Akt,Korr,null}) und während der weiteren Betätigung der Radbremse in Abhängigkeit von der Aktuatorposition X_Akt bis auf den Wert null abgebaut. Hierzu wird typischerweise bei der Deaktivierung des Korrekturreglers zusätzlich die zu diesem Zeitpunkt vorliegende Aktuatorposition gespeichert (X_Akt,null). Die in 1 dargestellte Funktion Korrekturreduktion wird aktiviert und reduziert bei kleiner werdenden Werten für X_Akt die Korrekturposition X_Akt,Korr so weit, dass bis Erreichen der Aktuatorposition X_Akt = 0 die Korrekturposition bzw. der Korrekturwert X_Akt,Korr ebenfalls auf den Wert null reduziert ist. Dies ist in 1 durch einen verringerten Korrekturwert X_{Akt,Korr,Reduce} dargestellt.
• Ein Abgleich der in 2 dargestellten Basiskennlinie kann anhand der Korrekturwerte X_Akt,Korr, die während der Bremsung vom Korrekturregler bestimmt wurden, erfolgen. Hierzu wird ein Kennlinienkorrekturparameter K_k verwendet, welcher auch als Skalierungsfaktor bezeichnet werden kann und welcher sich aufgrund der Korrekturwerte bestimmen lässt. Es gilt dann: $${\text{X}}_{\text{Akt}\text{,Soll}\text{,FCtrl}}+{\text{X}}_{\text{Akt}\text{,Korr}}={\text{K}}_{\text{k}}\times {\text{X}}_{\text{Akt}\text{,Soll}\text{,FCtrl}}.$$

  
• Betrachtet man einen definierten Mindestwert für die Sollposition des Aktuators X_{Akt,Soll,FCtrl,min} > 0, dann gilt weiter: $${\text{K}}_{\text{k}}=\left({\text{X}}_{\text{Akt}\text{,Soll}\text{,FCtrl}}+{\text{X}}_{\text{Akt}\text{,Korr}}\right){\text{/X}}_{\text{Akt}\text{,Soll}\text{,FCtrl}}.$$

  
• Entsprechend dieser Gleichung kann während der Betätigung einer elektromechanischen Bremse und bei aktiviertem Korrekturregler (ModeSelect_1 = 1) in jeder Reglerloop der Kennlinienkorrekturparameter K_k wie oben beschrieben bestimmt werden. Zur Glättung von Schwankungen und Störanregungen wird der so bestimmte Wert vorzugsweise nochmals gefiltert. Als Filter kommen hier bevorzugt solche zum Einsatz, die über ein nachlassendes Gedächtnis oder über ein nur begrenztes Gedächtnis verfügen. Die einfachste Form eines solchen Filters mit begrenztem Gedächtnis repräsentiert die Bestimmung eines gleitenden Mittelwerts aus den letzten n zurückliegenden Werten. Es ergibt sich dann der Wert K_k,Filt. Die Berechnung des neuen Kennlinienkorrekturwerts wird nach Beendigung der Bremsung vorgenommen, wenn kein Verzögerungswunsch vorliegt und die Aktuatorposition im Lüftspiel steht. In diesem Fall ist Mode Select_1 = 0 und für die angeforderte Aktuatorposition gilt dann X_Akt,Soll = X_{Akt,Soll,Idle} = X_Standby.
• Die Anpassung des Modells bzw. der Kennlinie F_SP = f(X_Akt) erfolgt dann insbesondere, wenn der ermittelte Korrekturwert K_k,Filt um einen bestimmten Wert von 1,0 abweicht, also insbesondere wenn Abs(1,0 - K_k,Filt) > ε gilt, wobei ε einen Schwellenwert darstellt. Ist dies der Fall, werden insbesondere die Stützstellen X_Akt,i der Kennlinie F_SP = f(X_Akt) oder die Modellparameter, die von der Position abhängen, aktualisiert. Für den Fall, dass die Kennlinie mittels einer Anzahl von Schnittstellen abgebildet ist, gilt dann: $${\text{X}}_{\text{Akt}\text{,i}}={\text{K}}_{\text{k}\text{,Korrektur}}\times {\text{X}}_{\text{Akt}\text{,i}}.$$

  
• Der Index i bedeutet hier die i-te Schnittstelle der Kennlinie i = 1... n).
• In der gezeigten Ausführung wird vorgeschlagen, den Korrekturparameter K_k,Korrektur aus K_k,Filt über den nachfolgend dargestellten Zusammenhang zu bestimmen: $${\text{K}}_{\text{k}\text{,Korrektur}}=\mathrm{\alpha }\times {\text{K}}_{\text{k}\text{,Filt}}+\left(1-\mathrm{\alpha }\right)\times \mathrm{1,0.}$$

  
• Der Parameter α (0 < α < 1) bestimmt dabei, wie stark die bei der Bremsung bestimmten Korrekturwerte berücksichtigt werden, wobei gilt, dass für α = 0 keine Korrektur erfolgt und für α = 1 der bestimmte Wert für K_k,Filt zu 100 % übernommen wird. Bei der Festlegung von α kann dabei insbesondere ein Kompromiss zwischen einer großen Anpassungsdynamik und ausreichend guter Filterung und Stabilität des Modells gefunden werden.
• Erwähnte Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können in der angegebenen Reihenfolge ausgeführt werden. Sie können jedoch auch in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden, soweit dies technisch sinnvoll ist. Das erfindungsgemäße Verfahren kann in einer seiner Ausführungen, beispielsweise mit einer bestimmten Zusammenstellung von Schritten, in der Weise ausgeführt werden, dass keine weiteren Schritte ausgeführt werden. Es können jedoch grundsätzlich auch weitere Schritte ausgeführt werden, auch solche welche nicht erwähnt sind.
• Es sei darauf hingewiesen, dass in den Ansprüchen und in der Beschreibung Merkmale in Kombination beschrieben sein können, beispielsweise um das Verständnis zu erleichtern, obwohl diese auch separat voneinander verwendet werden können. Der Fachmann erkennt, dass solche Merkmale auch unabhängig voneinander mit anderen Merkmalen oder Merkmalskombinationen kombiniert werden können.
• Rückbezüge in Unteransprüchen können bevorzugte Kombinationen der jeweiligen Merkmale kennzeichnen, schließen jedoch andere Merkmalskombinationen nicht aus.
• Bezugszeichenliste

λS,Scale

Schlupfskalierungsfaktor

VRef

Fahrzeuggeschwindigkeit

VRad,V_s

Ist-Radgeschwindigkeit eines weiteren Rads

VRad,H_s,Soll

Soll-Radgeschwindigkeit des Rads

VRad,H_s

Ist-Radgeschwindigkeit des Rads

XAkt,Korr

Korrekturwert

XKorr,reduce

verringerter Korrekturwert

ModeSelect_1

Auswahlparameter

ModeSelect_2

Auswahlparameter

FSP,Soll

Bremsanforderung

X

Aktuatorposition

XAkt,Soll,FCtrl

Ausgangswert (bei vorliegender Bremsanforderung)

XAkt,Soll,Idle

Ausgangswert (Standby-Wert)

XAkt,Soll

Ausgangswert

XAkt,Soll2

Sollwert

ωMot,soll

Solldrehzahl

XAkt

X-Position des Aktuators

FSP

Betätigungskraft

Claims (15)

1. Verfahren zum Erzeugen eines Sollwerts (X_Akt,Soll2) einer Position eines Aktuators einer Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Ermitteln eines Ausgangswerts (X_Akt,Soll) basierend auf einer Bremsanforderung (F_SP,Soll), - Ermitteln eines Korrekturwerts (X_Akt,Korr) basierend zumindest auf einer Radgeschwindigkeit (V_{Rad,H_s}) des Rads, einer Radgeschwindigkeit (V_{Rad,V_s}) eines weiteren Rads und einem Schlupfskalierungsfaktor (λ_S,Scale), und - Korrigieren des Ausgangswerts (X_Akt,Soll) mittels des Korrekturwerts (X_Akt,Korr).
2. Verfahren nach Anspruch 1, - wobei der Korrekturwert (X_Akt,Korr) auch basierend auf einer Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Ref) des Kraftfahrzeugs ermittelt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei zur Berechnung des Korrekturwerts (X_Akt,Korr) eine Soll-Radgeschwindigkeit (V_{Rad,H_s,Soll}) für das Rad berechnet wird, bei welcher das Rad einen Schlupf aufweist, welcher einem Schlupf des weiteren Rads skaliert um den Schlupfskalierungsfaktor (λ_S,Scale) entspricht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, - wobei der Korrekturwert (X_Akt,Korr) basierend auf einer Differenz zwischen der Soll-Radgeschwindigkeit (V_{Rad,H_s,Soll}) und einer Ist-Radgeschwindigkeit (V_{Rad,H_s}) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, - wobei die Soll-Radgeschwindigkeit (V_{Rad,H_s,Soll}) bei Vorhandensein eines Werts für die Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Ref) folgendermaßen berechnet wird: $$\begin{array}{l}\left(1-\text{Schlupfskalierungsfaktor}\right)\times \text{Fahrzeuggeschwindigkeit}+\\ \text{Schlupfskalierungsfaktor}\times \text{Radgeschwindigkeit des weiteren Rads}\text{.}\end{array}$$

   
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5, - wobei die Soll-Radgeschwindigkeit (V_{Rad,H_s,Soll}) bei Fehlen eines Werts für die Fahrzeuggeschwindigkeit (V_Ref) folgendermaßen berechnet wird: $$\text{Schlupfskalierungsfaktor}*\text{Radgeschwindigkeit des weiteren Rads}+\text{Offset}$$

   
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Korrekturwert (X_Akt,Korr), nachdem er nicht mehr ermittelt werden kann, ausgehend von seinem momentanen Wert auf Null verringert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, - wobei das Verringern linear oder entsprechend einer vorgegebenen Rampe erfolgt.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei eine Betätigungskraft am weiteren Rad unter anderem basierend auf einem Messwert der Betätigungskraft am weiteren Rad geregelt wird, und/oder - wobei kein Messwert der Betätigungskraft am Rad verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei beim Korrigieren der Korrekturwert (X_Akt,Korr) zum Ausgangswert (X_Akt,Soll) addiert wird oder vom Ausgangswert (X_Akt,Soll) subtrahiert wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei der Ausgangswert (X_Akt,Soll) mittels einer vorgegebenen Tabelle oder Funktion aus der Bremsanforderung ermittelt wird, und/oder - wobei der Ausgangswert bei Fehlen einer Bremsanforderung auf einen vorgegebenen Standby-Wert (X_{Akt,Soll,Idle}) gesetzt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, - wobei nach Ermitteln eines Korrekturwerts (X_Akt,Korr) oder mehrerer Korrekturwerte (X_Akt,Korr) ein Skalierungsfaktor basierend auf mindestens einem Korrekturwert (X_Akt,Korr) und mindestens einem Ausgangswert (X_Akt,Soll) errechnet wird, und - die Tabelle oder die Funktion mittels des Skalierungsfaktors skaliert wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - wobei das Rad und das weitere Rad unterschiedlichen Achsen angehören, und/oder - wobei das Rad ein Hinterrad ist und das weitere Rad ein Vorderrad ist, und/oder - wobei das Rad und das weitere Rad seitengleich sind.
14. Verfahren zum Steuern eines Aktuators einer Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: - Erzeugen eines Sollwerts (X_Akt,Soll2) einer Position des Aktuators mittels eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - Ermitteln einer Differenz durch Abziehen eines Istwerts (X_Akt) der Position des Aktuators von dem Sollwert, und - Ermitteln einer Solldrehzahl (ω_Mot,Soll) des Aktuators basierend auf der Differenz.
15. Steuerungsvorrichtung für eine Bremse eines Rads eines Kraftfahrzeugs, wobei die Steuerungsvorrichtung zum Ausführen eines Verfahrens nach Anspruch 14 konfiguriert ist.

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