DE10348392B4

DE10348392B4 - Sicherheitsoptimiertes Fahrzeugbremssystem mit elektrischer Parkbremsanlage

Info

Publication number: DE10348392B4
Application number: DE10348392.6A
Authority: DE
Inventors: Dieter Seitz
Original assignee: ZF Active Safety GmbH
Current assignee: ZF Active Safety GmbH
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2003-10-17
Publication date: 2021-05-12
Anticipated expiration: 2023-10-18
Also published as: DE10348392A1

Abstract

Fahrzeugbremssystem, umfassend:- wenigstens einen Sensor (20) zur Erfassung eines sicherheitsrelevanten Parameters während des Betriebs des Fahrzeugs (10) und zur Erzeugung eines entsprechenden Sensorsignals;- eine fahrerunabhängig betätigbare elektrische Parkbremsanlage (70, 80);- eine Steuereinheit (90) zur Auswertung des Sensorsignals oder eines daraus abgeleiteten Signals und zur fahrerunabhängigen Aktivierung der elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges im Fall einer sicherheitskritischen Situation, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (90) eine Traktionskontroll-Logik umfasst, die dazu ausgebildet ist, ein von dem Sensor (20) zur Verfügung gestelltes Ausgangssignal zur Bestimmung der Notwendigkeit einer Traktionskontrolle zu verwenden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein sicherheitsoptimiertes Fahrzeugbremssystem mit einer elektrischen Parkbremsanlage. Genauer gesagt betrifft die Erfindung Maßnahmen zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges im Falle einer sicherheitskritischen Situation.
Hintergrund der Erfindung
Bei konventionellen Fahrzeugbremssystemen wird die vom Fahrer aufgebrachte Bremskraft mittels Hebelübersetzung des Bremspedals mechanisch auf einen dem Bremspedal nachgeschalteten Bremskraftverstärker übertragen. Der Bremskraftverstärker verstärkt die vom Fahrer aufgebrachte Bremskraft zusätzlich und leitet sie auf den Hauptbremszylinder weiter. Mit dem vom Hauptbremszylinder erzeugten Druck wird die gewünschte Bremswirkung an den einzelnen Radbremsen erzielt. Bei modernen elektrohydraulischen Bremsen ist diese rein mechanisch-hydraulische Wirkungskette unterbrochen, so dass im Normalbetrieb keine mechanische Verbindung zwischen dem Bremspedal und den Radbremsen besteht.
Mechanisch-hydraulische oder elektrohydraulische Bremssysteme finden in der Regel als Betriebsbremssysteme Verwendung, die es dem Fahrer ermöglichen, die Geschwindigkeit eines Fahrzeugs während des Fahrzeugbetriebs zu verringern oder das Fahrzeug zum Stillstand zu bringen. Aufgrund gesetzlicher Vorschriften sind alle Kraftfahrzeuge neben derartigen Betriebsbremssystemen noch mit einer Feststellbremsanlage ausgerüstet. Feststellbremsanlagen ermöglichen es, ein Fahrzeug auf einer geneigten Fahrbahn und insbesondere in Abwesenheit des Fahrers im Stillstand zu halten. Während in der Vergangenheit rein mechanische Feststellbremsanlagen Verwendung fanden, werden im Oberklassesegment heutzutage oftmals elektrische Feststellbremsanlagen eingesetzt.
Eine elektrische Feststellbremse, oftmals auch als elektrische Parkbremse (EPB) bezeichnet, umfasst einen oder mehrere EPB-Aktuatoren in Gestalt von Elektromotoren zum automatischen Spannen von Bremsseilen oder zum unmittelbaren Anpressen der von einem Bremssattel getragenen Bremsbacken auf eine Bremsscheibe. Zur Aktivierung oder zum Lösen der EPB wird in der Regel ein Schalter an einem Armaturenbrett oder an einem Multifunktionslenkrad betätigt. Es sind jedoch auch fahrerunabhängig betätigbare EPB-Anlagen bekannt, bei denen eine automatische Aktivierung der EPB erfolgt, etwa wenn der Fahrzeugschlüssel abgezogen wird. Eine fahrerunabhängig betätigbare EPB kann auch während des Fahrzeugbetriebs nützliche Dienste leisten. So ist es bekannt, die EPB beim Anfahren am Berg zu aktivieren, um ein Zurückrollen des Fahrzeugs zu verhindern.
Aus dem Dokument DE 100 33 835 A1 ist ferner eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der bei Erkennung eines Ausfalls einer Fremd- oder Hilfskraftquelle sowie einer Betätigung eines Bedienmoduls durch einen Fahrer eine automatische Ansteuerung eines elektrisch betätigbaren Aktuators eines Feststellbremssystems erfolgt. Das Dokument DE 199 52 892 A1 zeigt ferner ein Fahrzeug mit einer elektrisch betätigbaren Festellbremse, die nach Maßgabe einer mittels Abstandssensoren erfassten Verkehrssituation ansteuerbar ist. Aus dem Dokument DE 102 30 865 A1 ist ferner ein fremd ansteuerbarer pneumatischer Verstärker und ein Simulator für ein Bremspedal bekannt, der durch einen Elektromotor von einer elektronischen Steuerung betätigt werden kann. Das Dokument DE 196 32 863 A1 offenbart ein Kraftfahrzeug mit einer fremdkraftbetätigten Feststellbremsanlage, die sowohl über einen hydraulischen Druckerzeuger als auch durch eine elektromechanische Stelleinheit betätigt werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein mit einer fahrerunabhängig betätigbaren EPB-Anlage ausgerüstetes Fahrzeugbremssystem anzugeben, welches unter Sicherheitsgesichtspunkten vorteilhaft ist. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein entsprechendes Betriebsverfahren anzugeben.
Zusammenfassung der Erfindung
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeugbremssystem zur Verfügung gestellt, das eine fahrerunabhängig betätigbare EPB-Anlage, wenigstens einen Sensor zur Erfassung eines sicherheitsrelevanten Parameters während des Fahrzeugbetriebs und zur Erzeugung eines entsprechenden Sensorsignals sowie eine Steuereinheit umfasst. Die Steuereinheit dient zur Auswertung des Sensorsignals oder eines daraus abgeleiteten Signals und zur fahrerunabhängigen Aktivierung der EPB-Anlage im Fall einer sicherheitskritischen Situation zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges. Wie nachfolgend erläutert, ist der Sensor dabei erfindungsgemäß gemäß den Kennzeichen der Ansprüche 1 oder 6 ausgebildet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges im Fall einer sicherheitskritischen Situation während des Kraftfahrzeugsbetriebs bereitgestellt. Das Verfahren umfasst die Schritte des Erfassens eines sicherheitsrelevanten Parameters mittels wenigstens eines Sensors, das Auswerten des erfassten Parameters zur Erkennung einer sicherheitskritischen Situation und das fahrerunabhängige Aktivieren einer EPB-Anlage im Fall des Erkennens einer sicherheitskritischen Situation mit dem Ziel, einen Abbremsvorgang einzuleiten oder zu unterstützen. Wie nachfolgend erläutert, zeichnet sich das Verfahren dabei erfindungsgemäß durch die weiteren Merkmale der Kennzeichen der Ansprüche 10 und 18 aus.
Der mindestens eine, sensorisch erfasste Parameter kann sich auf unterschiedliche Messgrößen beziehen, die eine Aussage über das Eintreten sicherheitskritischer Situationen gestatten. Erfindungsgemäß ist gemäß einem Aspekt ein Sensor vorgesehen, der ein Ausgangssignal liefert, das zur Bestimmung der Notwendigkeit einer Traktionskontrolle verwendbar ist. In diesem Zusammenhang können Sensoren in Gestalt von Raddrehzahlfühlern genannt werden. Derartige Raddrehzahlfühler sind üblicherweise Bestandteil eines Antiblockiersystems (ABS). Die Ausgangssignale der dem ABS zugeordneten Raddrehzahlfühler können folglich mittels einer Traktionskontroll-Logik ausgewertet werden, um die Notwendigkeit einer Traktionskontrolle beispielsweise beim Anfahren oder bei Kurvenfahrten zu ermitteln.
Die Traktionskontroll-Logik, oder allgemein die von der Steuereinheit zur Auswertung des Sensorsignals oder eines daraus abgeleiteten Signals herangezogene Logik, kann in einer beliebigen Komponente der Steuereinheit implementiert sein. So ist es denkbar, die Logik in einem ABS-Steuergerät der Steuereinheit oder in einem mit dem ABS-Steuergerät gekoppelten Steuergerät zu hinterlegen. Das Steuergerät, in dem die Logik hinterlegt ist, kann über einen Fahrzeug-Bus mit einer der weiteren Komponente der Steuereinheit wie beispielsweise einem Steuergerät der EPB-Anlage kommunizieren. Vorzugsweise handelt es sich bei dem zur Vernetzung der Steuergeräte herangezogenen Fahrzeug-Bus um einen CAN-Bus.
Die EPB-Anlage kann Aktuatoren umfassen, die achsbezogen oder separat auf einzelne Räder einer Achse wirken. So ist es denkbar, dass die EPB-Anlage auf einzelne Räder einer angetriebenen Achse wirkt. In diesem Fall kann, wenn von der Traktionskontroll-Logik an einem bestimmten Rad ein Schlupf erkannt wird, dieses Rad mittels der EPB-Anlage gezielt abgebremst werden. So lässt sich unter Zuhilfenahme der EPB-Anlage eine elektronische Differentialsperre realisieren.
Zusätzlich oder anstatt des im Zusammenhang mit der Traktionskontrolle erläuterten Sensors ist erfindungsgemäß gemäß einem Aspekt ein Sensor zur Überwachung des Zustands eines Bremskraftverstärkers vorgesehen. In diesem Fall kann in Abhängigkeit vom Zustand des Bremskraftverstärkers eine fahrerunabhängige Aktivierung der elektrischen Parkbremsanlage zum Unterstützen eines fahrerinduzierten Abbremsvorganges erfolgen. Dies ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn eine Auswertung des den Zustand des Bremskraftverstärkers charakterisierenden Sensorsignals erfindungsgemäß auf ein Erreichen des Aussteuerpunkts des Bremskraftverstärkers hindeutet. Unter Aussteuerpunkt wird derjenige Betriebszustand eines Bremskraftverstärkers verstanden, in welchem der maximale Verstärkungsfaktor zur Verfügung gestellt wird, das heißt eine weitere Erhöhung des Bremsdrucks nur mittels einer Fußkrafterhöhung Seitens des Fahrers möglich ist.
Handelt es sich bei dem Bremskraftverstärker um einen sogenannten Unterdruck-Bremskraftverstärker, bei dem die Verstärkungskraft von einer pneumatischen Druckdifferenz zur Verfügung gestellt wird, ist der zur Überwachung des Zustands des Bremskraftverstärkers herangezogene Sensor zweckmäßigerweise als Drucksensor ausgebildet. Der Drucksensor kann konfiguriert sein, um eine Druckdifferenz zwischen Kammern des Unterdruck-Bremskraftverstärkers zu erfassen. In der Regel ist der Aussteuerpunkt eines Unterdruck-Bremskraftverstärkers dann erreicht, wenn zwischen den Kammern keine Druckdifferenz mehr herrscht. In diesem Fall kann durch eine fahrerunabhängige Aktivierung der EPB-Anlage fußkraftunabhängig ein fahrerinduzierter Abbremsvorgang weiter unterstützt werden.
Zusätzlich zu den bereits erläuterten Sensortypen können auch ein oder mehrere Abstandssensoren Verwendung finden. Mittels derartiger Sensoren lässt sich der relative Abstand des Fahrzeugs zu einem ruhenden oder bewegten Gegenstand erfassen. Eine geeignete Ansteuerung der EPB-Anlage in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Abstandssensors kann daher helfen, eine Kollision mit diesem Gegenstand, beispielsweise einem vorausfahrenden Kraftfahrzeug, zu vermeiden. Eine derartige Funktionalität wird häufig auch als Adaptive Cruise Control (ACC) bezeichnet.
Die erfindungsgemäße Funktionalität kann anstelle von oder zusätzlich zu herkömmlichen sicherheitsrelevanten Standard-Funktionalitäten wie einem elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) und/oder einer Antriebsschlupfregelung (ASR), auch Traktionskontrolle (Traction Control, TC) genannt, verwendet werden. Sofern der erfindungsgemäße Mechanismus zusätzlich zu derartigen sicherheitsrelevanten Standard-Funktionalitäten implementiert ist, kann der erfindungsgemäße Mechanismus als „Back Up“-Lösung dienen. Die EPB-Anlage wird in einem solchen Fall bei Vorliegen einer sicherheitskritischen Situation nur dann fahrerunabhängig aktiviert, wenn ein Ausfall oder eine unzureichende Funktionsfähigkeit einer der vorstehend genannten und regelmäßig überwachten Standard-Funktionalitäten erkannt wird. Andererseits kann der erfindungsgemäße Mechanismus auch derartige Standard-Funktionalitäten ersetzen. Bei dem erfindungsgemäßen Mechanismus, der zur Traktionskontrolle verwendet wird, kann beispielsweise auf die herkömmlichen hydraulischen Traktionskontroll-Baugruppen verzichtet werden.
Figurenliste
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und aus den Figuren. Es zeigt:

1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Traktionskontrollregelsystems gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 eine ausführlichere Darstellung einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Regelsystems von 1;
3 ein Ablaufdiagramm der einzelnen Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zur Traktionskontrolle;
4 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Traktionskontrolle, das als Rückfall-Lösung implementiert ist;
5 ein Regel-Diagramm des erfindungsgemäßen Traktionskontrollregelsystems;
6 eine ausführliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Regelsystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel zur Unterstützung eines fahrerinduzierten Abbremsvorganges;
7 ein schematisches, die Bremskrafterzeugung bei dem Regelsystem gemäß 6 veranschaulichendes Diagramm;
8 ein die vom Fahrer aufgebrachte Bremskraft mit einer Ausgangsbremskraft in Beziehung setzendes, schematisches Diagramm für das Regelsystem gemäß 6; und
9 eine ausführliche Darstellung eines erfindungsgemäßen Abstandsregelsystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, das erfindungsgemäß zusätzlich zu dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiele implementierbar ist.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
Nachfolgend wird die Erfindung anhand dreier Ausführungsbeispiele veranschaulicht. Das erste Ausführungsbeispiel beschreibt den Einsatz einer EPB-Anlage im Zusammenhang mit einer Traktionskontrolle, das zweite Ausführungsbeispiel betrifft die Unterstützung eines fahrerinduzierten Abbremsvorganges mittels einer EPB-Anlage nach Erreichen des Aussteuerpunkts eines Bremskraftverstärkers und das dritte Ausführungsbeispiel erläutert die Verwendung einer EPB-Anlage im Zusammenhang mit einer Abstandsregelung. Die Erfindung ist nicht auf diese drei Regelmechanismen beschränkt, sondern kann auch zur Implementierung anderweitiger, sicherheitsrelevanter Regelmechanismen herangezogen werden.
Das erste Ausführungsbeispiel betrifft ein traktionsunterstützendes Regelsystem und ein traktionsunterstützendes Regelverfahren, bei denen ein ABS und ein elektronisch gesteuertes und auf eine Antriebsachse wirkendes Bremssystem, nämlich eine EPB, zusammenwirken, indem unter Verwendung eines einem angetriebenen Rad zugeordneten Drehzahlfühlers das Auftreten eines Schlupfes an dem Rad erkannt wird und daraufhin zur Traktionskontrolle von einer Komponente des elektrisch gesteuerten Bremssystems das betroffene Rad abgebremst wird. Dadurch wird beispielsweise erreicht, dass ein Fahrzeug, das nicht mit der herkömmlichen Traktionskontroll-Hardware ausgerüstet ist, dieselbe Traktionsunterstützung beim Anfahren bzw. Beschleunigen erhält, wie wenn z.B. die ASR diese Funktion übernehmen würde.
Die Erkennung eines eine Traktionsregelung erfordernden Schlupfes kann auf unterschiedliche Art und Weise geschehen. So ist es möglich, eine herkömmliche Traktionskontroll-Logik (-Software) zu verwenden, die in einem oder mehreren Steuergeräten implementiert sein kann. Wenn ein Rad eines Fahrzeugs durchdreht, kann die Notwendigkeit einer Traktionsunterstützung von dem Steuergerät z.B. des ABS unter Verwendung einer geeigneten Traktionskontroll-Logik erkannt werden. Daraufhin kann von den Komponenten des EPB das durchdrehende Rad abgebremst werden, wodurch ein Antriebsmoment einem Rad mit besserer Haftung am Boden zugeführt wird. Dies kann auch erfolgen, wenn der Schlupf an einer Mehrzahl von Rädern auftritt und von dem elektrisch gesteuerten Bremssystem folglich die Mehrzahl von Rädern abgebremst wird. Mittels des auf die Antriebsachse wirkenden, elektrisch gesteuerten Bremssystems kann somit eine elektronische Differenzialsperre simuliert werden, insbesondere in den Fällen, bei denen im Fahrzeug ESP oder keine ASR installiert ist. Denkbar ist auch, dass das erfindungsgemäße Verfahren als Backup-Lösung oder Rückfall-Lösung eingesetzt wird, wenn der Ausfall eines herkömmlichen Traktionskontroll-Systems erkannt wird.
Vereinfacht sind die Hauptkomponenten eines erfindungsgemäßen Traktionskontroll-systems in 1 dargestellt. Hierbei handelt es sich um ein Fahrzeug 10, das mit Raddrehzahlfühlern 20, einem im Fahrzeug 10 installierten ABS-Steuergerät 30 und einem elektrischen Bremssystem 40 ausgestattet ist, welches regelnd auf hydraulische Radbrems-Aktuatoren 50 und somit auf die Raddrehzahl 60 einwirkt.
Anhand eines Vergleichs der Ausgangssignale der an den Rädern vorgesehenen Raddrehzahlfühler 20 wird ermittelt, ob an einem Rad oder mehreren Räder beim Anfahren oder Beschleunigen ein Schlupf auftritt, d.h. ob eine Traktionsunterstützung benötigt wird. Wenn das Steuergerät 30 des ABS erkennt, dass das Fahrzeug 10 an einem Rad eine Traktionsunterstützung erfordert, veranlasst dieses Steuergerät 30 das Steuergerät des elektrischen Bremssystems 40, den Bremsaktuator 50 des betroffenen Rades anzusteuern. Das betroffene Rad wird abgebremst, wodurch das Antriebsmoment über ein nicht dargestelltes Differenzial einem Rad mit besserer Haftung am Boden zugeführt wird. Hierdurch erfolgt ein Ausgleichen der Drehzahl 60 der Räder beim Anfahren.
In 2 ist ein ausführlicheres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Regelsystems dargestellt, das in einem mit Frontantrieb ausgestatteten Fahrzeug 10 installierte Raddrehzahlfühler 20, Radaktuatoren 70 einer EPB-Anlage mit einem EPB-Steuergerät (ECU) 80, eine ABS-Hydraulikeinheit (HU) mit zugeordnetem ABS-Steuergerät (ECU) 90, einen die Steuergeräte miteinander vernetzenden CAN-Bus 100 und eine Motormanagement-Einheit 110 umfasst.
Wenn nun beim Anfahren z.B. das linke Vorderrad des Fahrzeugs 10 unzureichende Bodenhaftung besitzt, kann dies von dem Steuergerät 90 des ABS anhand der Ausgangssignale der Raddrehzahlfühler 20 erkannt werden. Das Steuergerät 90 wertet das Signal der Raddrehzahlfühler auf der Grundlage einer Traktionskontroll-Logik aus und entscheidet dann, dass ein Regeleingriff notwendig ist.
Das ABS-Steuergerät 90 kommuniziert daraufhin über den CAN-Bus 100 mit dem Steuergerät 80 der EPB-Anlage und veranlasst, dass das Steuergerät 80 den Bremsaktuator 70 des betroffenen Rades ansteuert, so dass das betroffene Rad abgebremst wird. Dies hat zur Folge, dass (über ein nicht dargestelltes Differenzial) ein größeres Antriebsmoment dem anderen Rad der Vorderachse mit besserer Haftung am Boden, in diesem Fall dem rechten Vorderrad, zugeführt wird. Durch das größere Antriebsmoment an dem besser am Boden greifenden rechten Vorderrad findet ein Drehzahlausgleich statt und das Fahrzeug 10 wird beim Kurvenfahren/Anfahren/Beschleunigen im Sinne einer Traktionskontrolle unterstützt.
3 beschreibt die einzelnen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand eines Ablaufdiagramms. Wenn ein Fahrzeugführer das in 2 dargestellte Fahrzeug 10 beschleunigt (Schritt 120), erfolgt in Schritt 130 eine Auswertung der von den Raddrehzahlfühlern 20 gelieferten Signale mittels einer im ABS-Steuergerät 90 als Software implementierten Traktionskontroll-Logik, um festzustellen, ob an einem der beiden Vorderräder oder an beiden Vorderrädern des Fahrzeugs 10 ein Schlupf auftritt, d.h. ob eine Traktionsunterstützung notwendig ist. Erkennt die Traktionskontroll-Logik keinen Schlupf, ist keinerlei Eingriff seitens des ABS-Systems bzw. des elektrischen Bremssystems notwendig (Schritt 140).
Erkennt die im ABS-Steuergerät 90 implementierte Traktionskontroll-Logik jedoch das Auftreten eines Schlupfs an mindestens einem der beiden Vorderräder, generiert das ABS-Steuergerät 90 in Schritt 150 eine entsprechende Meldung. Anschließend wird diese Meldung über den CAN-Bus 100 an das Steuergerät des elektrischen Bremssystems, d.h. an das EPB-Steuergerät 80, übermittelt (Schritt 160). Die Meldung umfasst verschiedene Informationen einschließlich einer Mitteilung, welches Rad abzubremsen ist.
Das EPB-Steuergerät 80 wertet die vom ABS-Steuergerät 90 empfangene Meldung aus und steuert daraufhin den EPB-Aktuator 70 des betroffenen Rades gemäß einer vorher festgelegten Traktionskontrollroutine an (Schritt 170), um das betroffene Rad abzubremsen (Schritt 180), wodurch das Antriebsmoment dem Rad mit besserer Bodenhaftung zugeführt wird (Schritt 190).
Im vorhergehenden Ausführungsbeispiel war die Traktionskontroll-Logik für die Erkennung eines Schlupfes vollständig im ABS-Steuergerät 90 implementiert. Sie kann jedoch auch vollständig oder teilweise in einem nicht dargestellten separaten Steuergerät implementiert sein, das funktionell z.B. zwischen den ABS-Steuergerät 90 und dem EPB-Steuergerät 80 angeordnet ist Auch wäre es denkbar, die Traktionskontroll-Logik vollständig oder teilweise im EPB-Steuergerät 80 zu implementieren.
In 4 erfolgt die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Art, dass das Verfahren als Backup- oder Rückfall-Lösung bei einem Fahrzeug eingesetzt wird, das über eine TC, eine ASR und/oder ein ESP verfügt. Wird in Schritt 200 das Auftreten eines Schlupfs erkannt, wird standardmäßig überprüft, ob die TC, das ESP bzw. die ASR funktionsfähig ist (Schritt 210). Sollte dies der Fall sein, wird das übliche Traktionskontrollverfahren unter Zuhilfenahme der TC, des ESP bzw. der ASR durchgeführt, bis schließlich dem Rad bzw. den Rädern mit der besseren Bodenhaftung ein höheres Antriebsmoment zugeführt wird (Schritt 230).
Sollte in Schritt 210 jedoch ein Ausfall oder eine unzureichende Funktionsfähigkeit festgestellt werden, werden eine wie im Zusammenhang mit 3 erläutert generierte Meldung an das elektrische Bremssystem übermittelt und die Schritte 160 bis 180 von 3 durchgeführt, bis dem Rad bzw. den Rädern mit der besseren Bodenhaftung ein höheres Antriebsmoment zugeführt ist (Schritt 230).
5 zeigt den möglichen Regelmechanismus der erfindungsgemäßen Traktionsunterstützung im Detail. Zu Beginn bzw. während des Fahrbetriebs (Schritt 240) findet ein Anfahren bzw. Beschleunigen (Schritt 250) des Fahrzeugs statt. Wenn es sich beim Fahrbahnuntergrund z.B. um eine glatte oder unebene Fahrbahn handelt, wirkt dies als Störgröße (Schritt 260) auf das gleichmäßige Anfahren bzw. Beschleunigen ein. Der Istzustand, in diesem Fall ein Schlupf an einem oder mehreren der Räder, wird in Schritt 280 erfasst und in einem Vergleichsschritt 290 mit dem gewünschten Zustand, dem Nichtdurchdrehen der Räder, verglichen. Aufgrund des Vergleichsergebnisses erfolgt daraufhin ein Ansteuern der EPB-Aktuatoren in Schritt 300 wie oben erläutert. Dies veranlasst das Abbremsen des low-µ-Rades (Schritt 310) und das im Wesentlichen gleichzeitige Zuführen eines höheren Antriebsmoments an das high-µ-Rad (Schritt 320).
Bei einer anderen Ausgestaltung der Erfindung drehen beide Vorderräder an einem mit Frontantrieb ausgestatteten Fahrzeug 10 beim Anfahren unterschiedlich stark durch. Die Raddrehzahlfühler 20 der Vorderräder melden über den Fahrzeugbus 100 den Schlupf beider Räder an das Steuergerät 30 des ABS, das den Schlupf an die Motormanagement-Einheit 110 kommuniziert. Das Motormanagement veranlasst das Ansteuern der EPB an der Antriebsachse derart, dass das Antriebsmoment dem etwas besser am Boden haftenden Rad der Vorderachse zugeführt wird.
Die Erfindung kann zur Traktionsunterstützung eines mit ABS ausgestatteten Fahrzeugs beim Anfahren eingesetzt werden, jedoch findet das Verfahren auch bei glatten Fahrbahnoberflächen in Kurven bzw. zur automatischen Anpassung des Motormoments an die Haftverhältnisse des Untergrunds Anwendung.
Der Zusatzaufwand für die Realisierung einer Traktionsunterstützung bei einem lediglich mit ABS ausgestatteten Fahrzeugs gemäß dem einfachsten Ausführungsbeispiel erstreckt sich auf die kostengünstige Erweiterung des Speichers z.B. des ABS-Steuergeräts. Dies ist bei fehlendem TC/ESP/ASR deutlich kostengünstiger als das Vorsehen der für die Realisierung dieser Mechanismen erforderlichen zusätzlichen Hydraulikkomponenten. Aufgrund der geringen Zusatzkosten ist der Einsatz des erfindungsgemäßen Regelsystems aber auch als zusätzliche Backup-Lösung für Fahrzeuge geeignet, die über die geschilderten Mechanismen verfügen.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 6 bis 8 ein zweites Ausführungsbeispiel erläutert. Dabei wurden übereinstimmende Komponenten mit denselben Bezugszeichen versehen wie beim ersten Ausführungsbeispiel.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt eine fahrerunabhängige Aktivierung der EPB-Anlage in Abhängigkeit von dem Betriebszustand eines Bremskraftverstärkers. In 6 sind die hierbei beteiligten Komponenten des erfindungsgemäßen Regelsystems ausführlicher dargestellt. Wie sich aus 6 ergibt, umfasst das Regelsystem zusätzlich zu einigen bereits im Zusammenhang mit 2 erläuterten Komponenten ferner einen Bremskraftverstärker 600, einen Sensor 610 zur Erfassung des Betriebszustands des Bremskraftverstärkers 600 sowie ein Steuergerät 690. Das Steuergerät 690 empfängt das Ausgangssignal des Sensors 610 und ist über den CAN-Bus 100 mit sowohl der Motormanagement-Einheit 110 als auch dem EPB-Steuergerät 80 gekoppelt.
In dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Bremskraftverstärker 600 als ein Unterdruck-Bremskraftverstärker ausgebildet. Ein derartiger Unterdruck-Bremskraftverstärker 600 umfasst in bekannter Weise zwei oder mehr durch eine oder mehrere bewegliche Wände getrennte Kammern, zwischen denen eine Druckdifferenz herrscht. Diese Druckdifferenz wird während eines fahrerinduzierten Bremsvorganges abgebaut und mit dem Abbau der Druckdifferenz geht eine Verstärkung der vom Fahrer aufgebrachten Bremskraft einher. Üblicherweise besitzen Bremskraftverstärker einen sogenannten Aussteuerpunkt, ab dem ein weiterer fahrerinduzierter Bremskraftaufbau nicht weiter verstärkt werden kann. Bei einem Unterdruckbremskraftverstärker ist der Aussteuerpunkt dann erreicht, wenn die Druckdifferenz zwischen den einzelnen Kammern abgebaut ist.
Der in 6 dargestellte Sensor 610 ist als Drucksensor ausgebildet. Genauer gesagt handelt es sich bei dem Sensor 610 um einen Differenzdrucksensor, der den Druckunterschied zwischen einzelnen Kammern des Unterdruck-Bremskraftverstärkers 600 erfasst und ein entsprechendes Signal an das Steuergerät 690 ausgibt. Das Steuergerät 690 wertet das empfangene Sensorsignal aus und bestimmt in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Unterdruck-Bremskraftverstärkers 600, ob eine Bremskraftunterstützung seitens der EPB-Anlage 70, 80 erforderlich ist. Dieser Vorgang wird nunmehr unter Bezugnahme auf die 7 und 8 ausführlicher erläutert.
Wie sich aus 7 ergibt, ist der Unterdruck-Bremskraftverstärker 600 ausgebildet, um eine Fahrerfußkraft (auch Eingangskraft genannt) F_E linear zu verstärken. Der Unterdruck-Bremskraftverstärker 600 stellt hierzu eine vom verfügbaren Unterdruck (z.B. Vakuum) abhängige Hilfskraft F_H zur Verfügung. Die vom Unterdruck-Bremskraftverstärker 600 zur Verfügung gestellte Ausgangskraft F_A ist daher die Summe der Eingangskraft F_E und der Hilfskraft F_H.
Wie sich aus 8 ergibt, liefert der Unterdruck-Bremskraftverstärker 600 eine Bremskraftunterstützung lediglich bis zu einem Aussteuerpunkt ASP. Ist dieser Aussteuerpunkt erreicht, d.h. ist die Druckdifferenz zwischen den Kammern des Bremskraftverstärkers 600 aufgebraucht, stellt der Bremskraftverstärker 600 die maximal mögliche Hilfskraft F_H zur Verfügung. Eine weitere Erhöhung des Ausgangsbremsdrucks F_A des Unterdruckbremskraftverstärkers ist nur dadurch möglich, dass die Fahrerfußkraft F_E erhöht wird.
Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist nunmehr vorgesehen, das Erreichen des Aussteuerpunkts ASP des Bremskraftverstärkers 600 mittels des Sensors 610 zu erfassen. Genauer gesagt erfasst der Sensor 610, wie oben erläutert, die Druckdifferenz zwischen den einzelnen Kammern des Bremskraftverstärkers 600 und gibt ein entsprechendes Sensorsignal an das Steuergerät 690 aus. Sobald das Steuergerät 690 anhand des Ausgangssignals des Sensors 610 erkennt, dass die Druckdifferenz zwischen den Kammern abgebaut wurde, d.h. dass der Aussteuerpunkt des Bremskraftverstärkers 600 erreicht ist, sendet das Steuergerät 690 über den CAN-Bus 110 einen Befehl an das EPB-Steuergerät 80, um die EPB-Aktuatoren 70 zu aktivieren (siehe 6).
Wie sich aus 8 ergibt, kann auf diese Weise über den Aussteuerpunkt ASP des Bremskraftverstärkers 600 hinaus eine Verstärkung der Fahrerfußkraft F_E erfolgen. In dem in 8 dargestellten Beispielfall werden die EPB-Aktuatoren 70 derart angesteuert, dass über den Aussteuerpunkt ASP hinaus eine lineare Verstärkung der Fahrerfußkraft F_E erzielt wird. Mit anderen Worten, das Steuergerät 690 empfängt zusätzlich das Ausgangssignal eines in den Figuren nicht dargestellten Kraftsensors, der eine Ermittlung der Fahrerfußkraft F_E gestattet. Auf der Grundlage der Ausgangssignale des Kraftsensors sowie des Drucksensors 610 veranlasst das Steuergerät 690 dann das EPB-Steuergerät 80, nach Erreichen des Aussteuerpunkts ASP mittels der EPB-Aktuatoren 70 eine weitere lineare Verstärkung der Fahrerfußkraft F_E vorzunehmen. Diese weitere Verstärkung der Fahrerfußkraft F_E durch eine von der EPB-Anlage zur Verfügung gestellte Kraftkomponente F_EPB wird auch als „Overboost“ bezeichnet.
Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel wird von der EPB-Anlage 70, 80 daher eine „Sicherheitsreserve“ hinsichtlich der maximal erzeugbaren Radbremskraft F_Rad erreicht. Diese „Overboost“-Reserve gestattet es, den üblicherweise fahrzeugabhängig dimensionierten Bremskraftverstärker 600 leistungsschwächer und daher kleiner und leichter zu dimensionieren. Auch findet die „Overboost“-Reserve eine vorteilhafte Verwendung bei eingeschränkter Unterdruck-Verfügbarkeit, beispielsweise nach längerer Fahrzeugstandzeit, undichtem Bremskraftverstärker oder bei voller Motorlast über eine längere Zeitdauer hinweg. Zudem kann damit dem Umstand Rechnung getragen werden, dass moderne Verbrennungsmotoren tendenziell weniger, herkömmlicherweise zum Erzeugen der Druckdifferenz verwendetes Vakuum liefern.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 9 das dritte Ausführungsbeispiel in Form eines Abstandregelsystems beschrieben, das erfindungsgemäß zusätzlich zu dem ersten oder zweiten Ausführungsbeispiel implementiert sein kann. In 9 sind übereinstimmende Komponenten mit denselben Bezugszeichen wie in den 2 und 6 versehen, so dass auf eine nähere Erläuterung dieser Komponenten verzichtet werden kann.
Wie sich aus 9 ergibt, umfasst das Abstandsregelsystem einen Abstandssensor 910, der beispielsweise als Ultraschallsensor ausgebildet sein kann, sowie ein Steuergerät 990. Das Steuergerät 990 empfängt Ausgangssignale des Abstandssensors 910 und kommuniziert über den CAN-Bus 100 mit dem EPB-Steuergerät 80 sowie der Motormanagement-Einheit 110. Der in 9 nur schematisch dargestellte Abstandssensor 910 kann an verschiedenen Positionen des Fahrzeugs 10 angebracht sein. Obwohl in 9 nur ein einziger Abstandssensor 910 dargestellt ist, können auch mehrere derartige Abstandssensoren am Fahrzeug verteilt angebracht sein.
Das in 9 dargestellte Abstandsregelsystem implementiert eine ACC. Der Abstandssensor 910 ist daher in einem Frontbereich des Fahrzeugs 10 angeordnet und erfasst den Abstand des Fahrzeugs 10 zu einem vorausfahrenden Fahrzeug. Ein entsprechendes Ausgangssignal des Abstandssensor 910 wird dem Steuergerät 990 zugeführt. Das Steuergerät 990 wertet den Abstand aus und entscheidet, ob ein voreingestellter Abstand erreicht oder unterschritten ist. Sollte dies der Fall sein, gibt das Steuergerät 990 über den CAN-Bus 100 Befehle an das EPB-Steuergerät 80 aus. Inhalt dieser Befehle ist eine Aktivierung der EPB-Aktuatoren 70 zur Abbremsung des Fahrzeugs 10, d.h. zur Vergrößerung des Abstands zum vorausfahrenden Fahrzeugs. Gemäß einer Weiterbildung des dritten Ausführungsbeispiels gibt das Steuergerät 990 dann, wenn der Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug vergrößert werden soll, außerdem Befehle über den CAN-Bus 100 an die Motormanagement-Einheit 110 aus. Diese Befehle sind auf eine Verringerung der momentanen Motorleistung und damit ebenfalls auf eine Vergrößerung des Abstands zu dem vorausfahrenden Fahrzeug gerichtet.
Die drei unter Bezugnahme auf die Figuren erläuterten Ausführungsbeispiele können in beliebiger Weise kombiniert werden. So kann daran gedacht werden, die Funktionalitäten der Steuergeräte 90, 690 und 990 in einem einzigen Steuergerät zu vereinen, das somit zentral eine Vielzahl unterschiedlicher Sensorsignale auswertet und erforderlichenfalls mit dem EPB-Steuergerät 80 kommuniziert.

Claims

Fahrzeugbremssystem, umfassend: - wenigstens einen Sensor (20) zur Erfassung eines sicherheitsrelevanten Parameters während des Betriebs des Fahrzeugs (10) und zur Erzeugung eines entsprechenden Sensorsignals; - eine fahrerunabhängig betätigbare elektrische Parkbremsanlage (70, 80); - eine Steuereinheit (90) zur Auswertung des Sensorsignals oder eines daraus abgeleiteten Signals und zur fahrerunabhängigen Aktivierung der elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges im Fall einer sicherheitskritischen Situation, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (90) eine Traktionskontroll-Logik umfasst, die dazu ausgebildet ist, ein von dem Sensor (20) zur Verfügung gestelltes Ausgangssignal zur Bestimmung der Notwendigkeit einer Traktionskontrolle zu verwenden.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Raddrehzahlfühler (20) ist.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Raddrehzahlfühler (20) einem Antiblockiersystem (ABS) zugeordnet ist und dass die Traktionskontroll-Logik in einem ABS-Steuergerät (30) oder einem mit dem ABS-Steuergerät (30) gekoppelten Steuergerät (80) implementiert ist.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (30), in dem die Traktionskontroll-Logik implementiert ist, über einen Fahrzeug-Bus (100) mit einem Steuergerät (80) der elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) kommuniziert.
Fahrzeugbremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Parkbremsanlage (70, 80) auf einzelne Räder einer angetriebenen Achse wirkt.
Fahrzeugbremssystem, umfassend: - wenigstens einen Sensor (610) zur Erfassung eines sicherheitsrelevanten Parameters während des Betriebs des Fahrzeugs (10) und zur Erzeugung eines entsprechenden Sensorsignals; - eine fahrerunabhängig betätigbare elektrische Parkbremsanlage (70, 80); - eine Steuereinheit (690) zur Auswertung des Sensorsignals oder eines daraus abgeleiteten Signals und zur fahrerunabhängigen Aktivierung der elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges im Fall einer sicherheitskritischen Situation, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Sensor (610) zur Überwachung des Zustands eines Bremskraftverstärkers (600) ist und die Steuereinheit (690) dazu ausgebildet ist, durch das Auswerten des Sensorsignals des Sensors (610) oder eines daraus abgeleiteten Signals das Erreichen eines Aussteuerpunktes des Bremskraftverstärkers (600) als eine sicherheitskritische Situation zu erfassen.
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 6, ferner umfassend einen Unterdruck-Bremskraftverstärker (600).
Fahrzeugbremssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein Drucksensor (610) ist.
Fahrzeugbremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeugbremssystem als einen weiteren Sensor wenigstens einen Abstandssensor (910) umfasst und die Steuereinheit (20, 610, 690) dazu ausgebildet ist, eine Ansteuerung der elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Abstandssensors (910) vorzunehmen.
Verfahren zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges im Fall einer sicherheitskritischen Situation während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs (10), das über eine fahrerunabhängig betätigbare elektrische Parkbremsanlage (70, 80) verfügt, umfassend: - Erfassen eines sicherheitsrelevanten Parameters mittels wenigstens eines Sensors (20); - Auswerten des erfassten Parameters zur Erkennung einer sicherheitskritischen Situation; und - fahrerunabhängiges Aktivieren der elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) im Fall des Erkennens einer sicherheitskritischen Situation zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des wenigstens einen Sensors (20) ein Parameter, der Rückschlüsse hinsichtlich der Notwendigkeit einer Traktionskontrolle gestattet, erfasst wird, wobei der Parameter einer Traktionskontroll-Logik bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Raddrehzahl erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Notwendigkeit einer Traktionskontrolle mittels der einem Antiblockiersystem (ABS) zugeordneten Radrehzahlfühler (20) und einer Traktionskontroll-Logik erkannt wird.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Traktionskontroll-Logik in einem ABS-Steuergerät (30) oder einem mit dem ABS-Steuergerät (30) gekoppelten Steuergerät (80) implementiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Parkbremsanlage (70, 80) auf einzelne Räder wirkt.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) ein Rad, an dem Schlupf erkannt wird, abgebremst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Parkbremsanlage (70, 80) auf Räder einer angetriebenen Achse wirkt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass unter Zuhilfenahme der elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) eine elektronische Differenzialsperre implementiert wird.
Verfahren zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges im Fall einer sicherheitskritischen Situation während des Betriebs eines Kraftfahrzeugs (10), das über eine fahrerunabhängig betätigbare elektrische Parkbremsanlage (70, 80) verfügt, umfassend: - Erfassen eines sicherheitsrelevanten Parameters mittels wenigstens eines Sensors (20); - Auswerten des erfassten Parameters zur Erkennung einer sicherheitskritischen Situation; und - fahrerunabhängiges Aktivieren der elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) im Fall des Erkennens einer sicherheitskritischen Situation zum Einleiten oder Unterstützen eines Abbremsvorganges, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des wenigstens einen Sensors (610) der Zustand eines Bremskraftverstärkers (600) erfasst wird, wobei die elektrische Parkbremsanlage (70, 80) aktiviert wird, wenn bei einem fahrerinduzierten Abbremsvorgang erkannt wird, dass ein Aussteuerpunkt des Bremskraftverstärkers (600) erreicht ist
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Druckdifferenz zwischen Kammern eines Unterdruck-Bremskraftverstärkers (600) erfasst wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines weiteren Sensors (910) der relative Abstand des Fahrzeugs (10) zu einem ruhenden oder bewegten Gegenstand als weiterer sicherheitsrelevanter Parameter erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstand ein voraus fahrendes Kraftfahrzeug ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 21, ferner umfassend Überwachen mindestens einer sicherheitsrelevanten Standard-Funktionalität, wobei die elektrischen Parkbremsanlage (70, 80) in einer sicherheitskritischen Situation dann fahrerunabhängig aktiviert wird, wenn ein Ausfall oder eine unzureichende Funktionsfähigkeit der Standard-Funktionalität erkannt wird.