DE19500834C2 - Method and device for minimizing the braking energy requirement in an electric braking system - Google Patents
Method and device for minimizing the braking energy requirement in an electric braking systemInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Minimierung des Bremsenergiebedarfs bei einem elektrischen Bremssystem mit nichtselbsthemmenden elektromecha nischen Bremsaktuatoren, bzw. mit elektromechanischen Bremsaktuatoren, die ein nichtselbsthemmendes Zwischengetriebe enthalten, und mit Sensoren zur Bestimmung des Raddrehzustands, wie sie auch für Antiblockiersysteme, Fahrdynamikregelungen oder geregelte Fahrwerke zur Verfügung stehen. Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for minimizing the braking energy requirement in an electric braking system with non-self-locking electromecha African brake actuators, or with electromechanical brake actuators contain a non-self-locking intermediate gear, and with sensors for Determination of the wheel turning condition, as also for anti-lock braking systems, Driving dynamics regulations or regulated undercarriages are available. The invention also relates to a device for carrying out the Procedure.
Vorzugsweise umfaßt die erfindungsgemäße Bremsanlage ein Antiblockiersystem (ABS).The brake system according to the invention preferably comprises a Anti-lock braking system (ABS).
Bei einem elektrisch/elektronischen Bremssystem (brake by wire) wird die Betätigungsenergie für die Bremsen nicht mehr vom Fahrer aufgebracht.With an electrical / electronic brake system (brake by wire) the Operating energy for the brakes is no longer applied by the driver.
Bei nicht selbsthemmenden, elektrisch betriebenen Bremssystemen wird nicht nur für die Zuspannbewegung, sondern auch zum Aufrechterhalten der Zuspannkraft elektrische Energie verbraucht.With non-self-locking, electrically operated brake systems is not only for the tightening movement, but also for maintaining the Clamping force consumes electrical energy.
Ein hier eingesetzter Elektromotor wird dann im Stillstand festgebremst betrieben. D. h.: bei einer elektrischen Bremse mit nichtselbsthemmenden Bremsaktuatoren, bzw. mit Aktuatoren, die ein nichtselbsthemmendes Zwischen getriebe enthalten, läuft der Bremsaktuator, z. B. ein Elektromotor, im Kurzschlußbetrieb weiter. Er gibt zwar keine kinetische Energie ab, nimmt aber trotzdem Strom auf und verbraucht somit (elektrische) Energie. An electric motor used here is then braked at a standstill operated. That is: with an electric brake with non-self-locking Brake actuators, or with actuators that are a non-self-locking intermediate gearbox included, the brake actuator runs, e.g. B. an electric motor, in Short-circuit operation continues. It does not release kinetic energy, but it does nevertheless electricity and thus consumes (electrical) energy.
Der dabei auftretende Energieverbrauch ist unerwünscht und muß über den Generator letztlich vom Verbrennungsmotor aufgebracht werden, was zu Treibstoff-Mehrverbrauch führt.The energy consumption occurring is undesirable and must be over Generator ultimately applied by the internal combustion engine, leading to what Increased fuel consumption leads.
Die Forderung nach einer insgesamt nichtselbsthemmenden Bremse ist insbesondere damit begründet, daß eine selbsthemmende Bremse bei Strom ausfall oder bei sonstigem Ausfall eines Aktuators während des Bremsens zum Blockieren des entsprechenden Rades führen kann.The demand for an overall non-self-locking brake is in particular because a self-locking brake on electricity failure or other failure of an actuator during braking to Blocking the corresponding wheel can result.
Während der Fahrt ist eine bestimmte Bremswirkung gewünscht und deshalb ist während der Abbremsung ein Energieverbrauch nicht zu umgehen. Dabei wird die Bremswirkung nach Maßgabe einer Bremskraftverteilung durch Betätigung von normalerweise allen Radbremsen gleichzeitig erzielt.A certain braking effect is desired while driving and is therefore energy consumption cannot be avoided during braking. Doing so the braking effect in accordance with a braking force distribution by actuation achieved by normally all wheel brakes at the same time.
Zur Vergleichmäßigung des Bremsbelagverschleißes ist es aus der im hydraulischen Bremssystem betreffenden DE 33 13 078 A1 bekannt, Sensoren zur Erfassung einer Restbelagdicke an dem Rad vorzusehen, deren Ausgangssignale einer zentralen Steuerelektronik zugeführt werden.To even out the brake pad wear, it is from the hydraulic brake system related DE 33 13 078 A1 known sensors to provide for the detection of a residual thickness of the wheel, the Output signals are fed to central control electronics.
Entsprechend der Restbelagdicke bzw. des Verschleißes jedes Bremsbelags werden in den Bremsdruckleitungen angeordnete Magnetventile von der Steuer elektronik so angesteuert, daß sich eine Zurückhaltung des Bremsdruckes einzelner Radbremsen im Sinne einer Harmonisierung des Bremsansprech verhaltens und eines gleichmäßigen Verschleißes des Bremsbelages ergibt. Der Gedanke der Energieeinsparung ist der bekannten Gestaltung fremd.According to the remaining lining thickness or the wear of each brake lining are arranged in the brake pressure lines solenoid valves from the tax Electronics controlled so that there is a reluctance to brake pressure individual wheel brakes in the sense of harmonizing the braking response behavior and even wear of the brake pad results. The The idea of saving energy is alien to the familiar design.
Ist jedoch das Fahrzeug zum Stillstand gekommen, dann ist es ebenfalls nicht zwangsläufig, das Fahrzeug durch andauerndes Betreiben sämtlicher Aktuatoren im Stillstand zu halten.However, if the vehicle has come to a standstill, it is also not inevitably, the vehicle by continuously operating all actuators to keep at a standstill.
Die Erfindung soll im Fahrzeugstillstand, bei dem die Bremskraftverteilung keine bedeutende Rolle mehr spielt, den Energiebedarf der Bremsanlage drastisch senken helfen. The invention is intended in the vehicle standstill, in which the braking force distribution is none plays an important role, the energy requirements of the braking system drastically help lower.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 5 gelöst. Der mit der Erfindung erzielte Vorteil liegt insbesondere in einer Minderung des Energiebedarfs, vor allem im Stadt- und im Stauverkehr und - bei entsprechender Ausgestaltung des Reglers - auch bei leichten Abbremsungen; dadurch verringert sich der Kraftstoffverbrauch. Außerdem ist eine längere Lebensdauer der Bauteile der Bremse zu erwarten.This object is achieved by the features of claim 1 and Claim 5 solved. The advantage achieved with the invention lies especially in a reduction in energy requirements, especially in urban and urban areas Traffic jams and - if the controller is designed accordingly - also at slight braking; this reduces fuel consumption. A longer service life of the brake components is also to be expected.
Es ist denkbar, z. B. zwei Bremsen abzuschalten und das Fahrzeug, so wie es eine Feststellbremse tut, nur mit zwei Rädern, z. B. den beiden Rädern einer Achse, festzuhalten.It is conceivable, e.g. B. turn off two brakes and the vehicle, just like it a parking brake does only with two wheels, e.g. B. the two wheels one Axis to hold on.
Auch ist es denkbar, das Fahrzeug im Stillstand (z. B. an einer roten Ampel) nur an einem einzigen Rad festzuhalten.It is also conceivable to only park the vehicle at a standstill (e.g. at a red traffic light) to hold onto a single wheel.
Es ist weiterhin denkbar, daß das System während des Fahrbetriebs und einer vom Fahrer eingeleiteten Bremsung selbst entscheidet, welche Art der Bremsung vorgenommen wird. Aufgrund der Fahrgeschwindigkeit, der gewünschten Abbremsung, evtl. kritischer Fahrsituationen (Kurve) und des Fahrbahnzustands (Nässe, Eis) wird von der Elektronik festgelegt, welche Räder des Fahrzeugs abgebremst werden.It is also conceivable that the system while driving and one Braking initiated by the driver decides what type of braking is made. Because of the driving speed, the desired Braking, possibly critical driving situations (curve) and the condition of the road (Wet, ice) is determined by the electronics, which wheels of the vehicle be slowed down.
Wird z. B. im Stadtverkehr eine leichte Abbremsung vorgenommen, kann das System entscheiden, daß diese Abbremsung nur an der Vorderachse vorgenommen wird. Bei Staufahrt mit ausschließlichem Festhalten des Fahrzeugs (Automatik) ist es denkbar, daß nur an einem Rad gebremst wird und dabei die Aktuatoren radweise weitergeschaltet werden. Damit würden auch mögliche thermische Probleme vermieden.Is z. B. a slight braking in city traffic can do that The system decides that this braking only on the front axle is made. When driving in a traffic jam with only holding the Vehicle (automatic), it is conceivable that only one wheel is braked and the actuators are switched on wheel by wheel. With that, too possible thermal problems avoided.
Bei starken Abbremsungen und kritischen Fahrzuständen wird das Fahrzeug grundsätzlich an allen Rädern abgebremst, jedoch mit einer Bremskraftverteilung, die der Fahrstabilität des Fahrzeugs dienlich ist.In the event of severe braking and critical driving conditions, the vehicle will basically braked on all wheels, but with one Brake force distribution, which is conducive to the driving stability of the vehicle.
Bei leichten Abbremsungen leitet das System zu der vom Fahrer gewünchten und über das Bremspedal vorgegebenen Bremsverzögerung intern die Art der Verzögerung aus energetischen und fahrsicherheitsrelevanten Betrachten unter Einbeziehung der Signale der Raddrehzahl-Sensoren ab.In the event of slight braking, the system leads to the one requested by the driver and the brake pedal internally predetermined the type of braking Delays from energy-related and driving safety-relevant considerations under Inclusion of the signals from the wheel speed sensors.
Da ein elektronisch/elektrisches Bremssystem sinnvollerweise ABS-Funktionen enthält, liegen diese Raddrehzahlinformationen ohne Mehraufwand vor.Since an electronic / electrical braking system makes sense ABS functions contains, this wheel speed information is available without additional effort.
Die ABS-Geber ermöglichen die Erkennung des Fahrzeugstillstandes. Sobald das Fahrzeug nicht mehr rollt, bewirkt eine Steuereinheit, daß nur noch ein Teil der Bremsaktuatoren das Fahrzeug festhält. Die anderen Aktuatoren können in diesem Fall abgechaltet werden. Es kann beispeilsweise nur eine einzige Bremse das Fahrzeug halten. Dennoch sollten bei einer sinnvollen Ausführung der Vorrichtung zumindest die beiden Räder einer Achse die Feststellfunktion übernehmen.The ABS sensors enable the vehicle to be stopped. As soon as the vehicle no longer rolls, a control unit causes only a part the brake actuators hold the vehicle. The other actuators can be in be turned off in this case. For example, it can only have a single brake hold the vehicle. Nevertheless, if the execution of the Device at least the two wheels of an axle, the locking function take.
Löst der Fahrer die Bremse oder wird ein Rollen des Fahrzeugs festgestellt, werden wieder alle Bremsen aktiviert.If the driver releases the brake or if the vehicle rolls, all brakes are activated again.
Da sich der unter Strom stehende Aktuator auch im Stillstand erwärmt - gerade im Stillstand, da er dann keine Gegen-EMK induziert - kann man ferner daran denken, die Aktuatoren im Stillstand umzuschalten, wie es eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung vorschlägt.Because the current-carrying actuator heats up even when it is stationary - especially at a standstill, since it then does not induce back EMF - you can also use it think to switch the actuators at a standstill as it is a beneficial Proposes further development of the invention.
Es können z. B. 10 Sekunden lang die Aktuatoren der Vorderräder usw. betrieben werden, oder es werden bei einem Stillstand nur die Vorderräder und bei nächsten Stillstand nur die Hinterräder gehalten. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltung zur wechselweisen Aktivierung der Bremsen ist man flexibel bezüglich der Art und Auswahl.It can e.g. B. operated the actuators of the front wheels, etc. for 10 seconds be, or there will be only the front wheels and at a standstill next standstill only the rear wheels held. With the help of circuit according to the invention for alternate activation of the brakes one flexible in terms of type and selection.
Die Steuereinheit kann auch in anderen unkritischen Bremssituationen abwechselnd unterschiedliche Bremsen aktivieren, um eine übermäßige Erwärmung eines Aktuators zu verhindern.The control unit can also be used in other non-critical braking situations alternately activate different brakes to avoid excessive Prevent heating of an actuator.
Auf diese Weise ergibt sich eine geringere Erwärmung aller Aktuatoren. This results in less heating of all actuators.
Die Erfindung ist auf alle Arten von Fahrzeugen mit nichtselbsthemmenden elektrischen Bremsen anwendbar.The invention is applicable to all types of vehicles with non-self-locking electric brakes applicable.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. In the following the invention is based on an embodiment described.
Die Abbildung (Fig. 1) zeigt ein Blockdiagramm der für die Minimierung des Bremsenergiebedarfs vorgeschlagenen Bremssteuerung/-regelung 2. Diese erfindungsgemäße Schaltung 2 zur Bremssteuerung/-regelung verfügt über mehrere Eingänge und Ausgänge.The illustration ( FIG. 1) shows a block diagram of the brake control / regulation 2 proposed for minimizing the braking energy requirement. This circuit 2 according to the invention for brake control / regulation has several inputs and outputs.
Der Eingang 22 ist mit einem Bremspedalsensor 10 verbunden. Im Innern der Bremssteuerung/-regelungs-Vorrichtung 2 führt der Eingang 22 an die Schaltung 4 zur Erkennung eines Festbremswunsches.The input 22 is connected to a brake pedal sensor 10 . Inside the brake control / regulating device 2 , the input 22 leads to the circuit 4 for recognizing a request for a hard brake.
Die Schaltung 4 zur Erkennung des Festbremswunsches stellt fest, ob der Fahrer gerade bremst oder nicht.The circuit 4 for the detection of the parking brake request determines whether the driver is braking or not.
Die weiteren Eingänge 24a, 24b, 24c und 24d sind extern mit Raddrehzahlgebern 12 verbunden und führen innerhalb der Bremssteuerungsvorrichtung 2 an eine Schaltung 6 zur Detektion des Fahrzeugstillstands. Bei Fahrzeugen mit Antiblockiersystem (ABS) sind (ABS-) Raddrehzahlgeber bereits vorhanden und müssen nicht zusätzlich installiert werden.The further inputs 24 a, 24 b, 24 c and 24 d are externally connected to wheel speed sensors 12 and lead within the brake control device 2 to a circuit 6 for detecting the vehicle standstill. On vehicles with an anti-lock braking system (ABS), (ABS) wheel speed sensors are already available and do not have to be installed additionally.
Mit der Schaltung 6 zur Detektion des Fahrzeugstillstands wird der Stillstand aufgrund der Signale der (ABS)- Raddrehzahlgeber 12 festgestellt.The circuit 6 for detecting the vehicle standstill determines the standstill on the basis of the signals from the (ABS) wheel speed sensor 12 .
Kommt beides zusammen - hier: Betätigung des Bremspedals, dort: Stillstand aller Fahrzeugräder, d. h. Stillstand des Fahrzeugs - dann wird erfindungsgemäß ein Teil der Bremsaktuatoren abgeschaltet.If both come together - here: actuation of the brake pedal, there: standstill of all vehicle wheels, d. H. Standstill of the Vehicle - then becomes part of the invention Brake actuators switched off.
Das Kernstück der Vorrichtung 2 zur Bremssteuerung/- regelung besteht aus einer Schaltung 8 zur wechselweisen Aktivierung der Bremsaktuatoren. Bei Erkennung des Festbremswunsches und bei Detektion des Fahrzeugstillstands anhand der Raddrehzahlgeber-Informationen gehen hier von den Schaltungen 4 und 6 die vorliegenden Signale ein. The core of the device 2 for brake control / regulation consists of a circuit 8 for alternately activating the brake actuators. When the parking brake request is detected and when the vehicle is at a standstill on the basis of the wheel speed sensor information, the present signals come in from the circuits 4 and 6 .
Ausgangsseitig werden dann die entsprechenden Befehle zur wechselweisen Aktivierung der Bremsaktuatoren über die Ausgänge 26a, 26b, 26c und 26d an die vier Bremsen vorn links 14, vorn rechts 16, hinten rechts 18 und hinten links 20 ausgegeben.On the output side, the corresponding commands for alternately activating the brake actuators are then output to the four brakes front left 14 , front right 16 , rear right 18 and rear left 20 via outputs 26 a, 26 b, 26 c and 26 d.
Diese wechselweise Aktivierung der Bremsaktuatoren kann auf verschiedene Weise erfolgen:This alternate activation of the brake actuators can different ways:
Bei einem festgestellten völligen Fahrzeugstillstand genügt in der Regel die Aktivierung eines einzigen Bremsaktuators. Um bei längerem Stillstand eine Überhitzung zu vermeiden, kann eine abwechselnde Aktivierung verschiedener Bremsaktuatoren, z. B. im Sinne einer radweisen Weiterschaltung erfolgen. Ferner kann ein achsweises Aktivieren der Bremsaktuatoren vorgenommen werden. Dies könnte auch bei leichtem Rollen durchgeführt werden. Auch solch ein achsweises Aktivieren der Bremsaktuatoren könnte wechselweise geschehen.If the vehicle is completely stopped, it is sufficient usually the activation of a single brake actuator. To avoid overheating after a long period of inactivity, can alternate activation of different Brake actuators, e.g. B. in the sense of a wheel Forwarding takes place. Furthermore, an axis Activation of the brake actuators can be made. This could also be done with light rolling. Such an axle-wise activation of the brake actuators could happen alternately.
Insgesamt können bei Stillstand oder auch bei unkritischen Fahr- und Bremssituationen selektiv einzelne der elektrischen Bremsaktuatoren mit Bremsstrom beaufschlagt werden.Overall, at standstill or even when not critical Driving and braking situations selectively individual the Electric brake actuators acted on with braking current become.
Rollt das Fahrzeug wieder, oder hat der Fahrer den Fuß vom Bremspedal genommen, so wird die erfindungsgemäße Auswahlregelung hinfällig und die Bremsen werden entweder alle aktiviert oder allesamt freigegeben.If the vehicle rolls again or the driver has his foot off Brake pedal taken, so the invention Selection rules lapse and the brakes are either all activated or all released.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8363 | Opposition against the patent | ||
| 8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, D |
|
| 8365 | Fully valid after opposition proceedings | ||
| R120 | Application withdrawn or ip right abandoned |
Effective date: 20110723 |