DE19526659A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs.

Aus der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 1 95 01 760.9 vom 21.1.1995 ist ein Verfahren und eine Vor­ richtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs be­ kannt, bei welchem abhängig von der Betätigung des Bremspe­ dals durch den Fahrer mittels Ansteuerung der oder den Rück­ förderpumpen, eines oder mehrerer Umschaltventile und/oder eines oder mehrerer Ansaugventile während eines Bremsvor­ gangs aktiv die Bremskraft in den Radbremsen erhöht wird. Die Erhöhung der Bremskraft erfolgt dabei über den durch die Auslegung der Bremsanlage vorgegebenen, dem jeweiligen Fah­ rerwunsch entsprechenden Wert hinaus. Die Erhöhung der Bremskraft findet in Betriebszuständen statt, die durch eine infolge einer Gefahrensituation vom Fahrer vorgenommenen schnellen und kräftigen Betätigung des Bremspedal gekenn­ zeichnet ist. Aus diesem Grund wird wenigstens die Betäti­ gungsgeschwindigkeit bzw. die Änderungsrate des Drucks im Bereich des Hauptbremszylinders mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen und bei Überschreiten des Schwellwer­ tes der oben dargestellte automatische Bremsvorgang einge­ leitet. Der automatische Bremsvorgang wird beendet, wenn we­ nigstens der Betätigungsgrad des Pedals bzw. der Druck im Hauptbremszylinder unter einen weiteren vorgebenen Schwellwert fällt. Bei dieser bekannten Vorgehensweise er­ folgt der Druckaufbau bis in die ABS-Regelung hinein. Der Fahrer hat somit keinen Einfluß auf die Fahrzeugverzögerung.

Da es sich gezeigt hat, daß der Fahrer in jedem Betriebszu­ stand Einfluß auf die Fahrzeugverzögerung haben sollte, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, derartige Maßnahmen anzugeben.

Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprü­ che erreicht.

Vorteile der Erfindung

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen hat der Fahrer in je­ der Betriebssituation, auch in Betriebssituationen mit auto­ matischer Bremsung, Einfluß auf die Fahrzeugverzögerung.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Verzögerung des Fahrzeugs abhängig von der Fußkraft des Fahrers eingestellt wird. In vorteilhafter Weise ergibt sich unabhängig von Fahrzeugge­ wicht und vom Bremsenzustand bei gleicher Fußkraft immer die gleiche Verzögerung des Fahrzeugs.

Besonders vorteilhaft ist, daß neben der Fußkraft auch die Änderung der Fußkraft herangezogen wird. Somit kann der Fah­ rer über eine schnellere Fußkraftänderung zu einer weiteren Erhöhung der Fahrzeugverzögerung beitragen und somit bei Vollbremsungen die Fahrsicherheit erhöhen.

Besonders vorteilhaft ist, daß die Fahreigenschaften des Fahrzeugs durch individuelle Bremsmomentenverteilung auf die einzelnen Radbremsen verbessert werden. In vorteilhafter Weise kann auf diese Weise die Hinterachsbremsanlage einen höheren Beitrag zur Fahrzeugverzögerung leisten.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen sowie aus den abhängi­ gen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Übersichtsblockschaltbild der erfindungsge­ mäßen Maßnahmen, die in einer bevorzugten Ausführungsform als Rechnerprogramm in einem Mikrocomputer ablaufen.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt eine Steuereinheit 10, die im bevorzugten Aus­ führungsbeispiel wenigstens einen Mikrocomputer umfaßt. Die­ ser Mikrocomputer führt die im folgenden anhand eines Block­ schaltbilds dargestellte erfindungsgemäße Vorgehensweise durch.

Der Steuereinheit 10 und damit dem Mikrocomputer wird von einer Meßeinrichtung 12 eine Eingangsleitung 14 zugeführt, auf der der Steuereinheit 10 ein Maß für den Fahrerwunsch, das heißt für die Betätigung des Bremspedals 16, zur Verfü­ gung gestellt wird. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel han­ delt es sich dabei um ein den Vordruck Pvor im Hauptbremszy­ linder der Bremsanlage repräsentierenden Signalwert. In an­ deren vorteilhaften Ausführungsbeispielen handelt es sich um Druckwert in der oder den Bremsleitungen der Bremsanlage, eine Signalgröße für die Betätigungskraft oder den Betäti­ gungsweg des Bremspedals. Ferner wird der Steuereinheit 10e eine Eingangsleitung 18 von einer Meßeinrichtung 20 zur Er­ fassung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs zugeführt. Diese wird durch eine eigene Meßeinrichtung oder wie in einem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel auf der Basis der Geschwindig­ keiten der Räder des Fahrzeugs ermittelt.

Über die Ausgangsleitungen 22, 24, 26 und 28 steuert die Steuereinheit 10 Ventilanordnungen 30, 32, 34 und 36 an, welche durch Beaufschlagung der Radbremszylinder die Brems­ kraft an den Rädern des Fahrzeugs beeinflussen. Ferner ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel eine Ausgangsleitung 38 vorgesehen, welche wenigstens eine Rückförderpumpe 40 zum aktiven Bremskraftaufbau ansteuert.

Die Eingangsleitung 14 von der Meßeinrichtung 12 führt auf einen Differenzierer 42 sowie auf einen Sollwertbilder 44. Die Ausgangsleitung 46 des Differenzierer 42 führt auf den Sollwertbilder 44 sowie auf eine Schwellwertstufe 48. Zur Veränderung des vorgegebenen Schwellwerts ist im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Schwellwertstufe wenigstens das Be­ tätigungssignal (vergleiche strichliert dargestellte Lei­ tung) zugeführt. Die Ausgangsleitung 50 des Sollwertbilders 44 führt auf eine Vergleichsstufe 52, der ferner eine Lei­ tung 54 von einem weiteren Differenzierer 56 zugeführt ist. Letzterem ist die Eingangsleitung 18 der Steuereinheit zuge­ führt.

Die Ausgangsleitung 58 der Vergleichsstufe 52 führt über ein Schaltelement 60 auf eine Reglereinheit 62. Das Schaltele­ ment 60 wird über eine Leitung 64, die Ausgangsleitung der Schwellwertstufe 48 ist, betätigt. Die Ausgangsleitung 38 zweigt von der Leitung 64 ab.

Die Ausgangsleitung 66 der Reglereinheit 62 führt auf den jeweiligen Radbremsen zugeordneten Korrektureinheiten 68, 70, 72 und 74. Diesen werden über Leitungen 76 bis 78 Signalgrößen zur radindividuellen Korrektur der einzustel­ lenden Bremskraft übermittelt. Derartige radindividuelle Größen sind Radgröße, Radlast, Reibwert, die Information, ob eine Kurvenfahrt vorliegt, etc. Die Ausgangsleitungen 80, 82, 84 und 86 führen vorzugsweise über nicht dargestellte Bremsmomentenregler auf die Ausgangsleitungen 22 bis 28 der Steuereinheit 10.

Grundgedanke der erfindungsgemäßen Maßnahmen ist, daß aus dem Betätigungssignal und seiner Änderung eine Sollverzöge­ rung des Fahrzeugs berechnet wird. Aus der Regelabweichung zwischen Soll- und Istverzögerung des Fahrzeugs wird eine auf das Fahrzeug bezogene Bremskraft ermittelt. Abhängig vom Fahrzustand, der durch Radlast, Reibwert, Kurvenerkennung, etc. beschrieben wird, erfolgt dann eine radindividuelle Bremsmomentenverteilung, die über entsprechende Reglerbau­ steine an den einzelnen Radbremsen eingestellt wird.

Zur Realisierung dieses Grundgedankens ist im Sollwertbilder 44 eine Gleichung, eine Tabelle oder ein Kennfeld gespei­ chert, durch welches eine Sollverzögerung ASoll des Fahr­ zeugs dem Betätigungssignal und seiner Änderung zugeordnet ist. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird als Betäti­ gungssignal der Druck im Hauptbremszylinder der Bremsanlage, der sogenannte Vordruck, erfaßt. Dieses Signal wird über die Leitung 14 dem Sollwertbildner 44 zugeführt. Ferner wird dieses Signal im Differenzierer 42 differenziert, so daß die Änderungsgeschwindigkeit des Vordrucks über die Leitung 46 dem Sollwertbildner 44 zugeführt wird. Dort wird aus Vor­ druck und Vordruckgradient gemäß der folgenden Vektorenglei­ chung mit Hilfe vorgegebener Konstanten K1 und K2 die Soll­ verzögerung bestimmt:

In anderen vorteilhaften Ausführungen wird anstelle des Vor­ druck ein anderer, die Pedalbetätigung repräsentierender Druckwert, die Betätigungskraft des Pedals, den Betätigungs­ weg des Pedal. etc. und die entsprechenden Gradienten zur Sollwertbildung in gleicher Weise herangezogen.

Die Festlegung des Zusammenhangs der Sollverzögerung zu den Eingangssignalen erfolgt dabei aus Versuchen sowie unter Be­ rücksichtigung vorgegebener Randbedingungen, die den grund­ sätzlichen Zusammenhang zwischen Fußkraft des Fahrers und Verzögerung des Fahrzeugs festlegen. In der Vergleichsstufe 52 wird die Differenz zwischen Sollverzögerung ASoll und Istverzögerung AIst gebildet. Letztere wird dabei durch Gra­ dientenbildung aus dem Fahrgeschwindigkeitssignal ermittelt. Die Differenz zwischen Soll- und Istverzögerung wird der Reglereinheit 62 zugeführt. Diese ermittelt abhängig von der Differenz nach Maßgabe einer vorgegebenen Regelstrategie (z. B. PID) die auf das Fahrzeug bezogene Bremskraft F, die zur Annäherung der Istverzögerung an die Sollverzögerung einzustellen ist.

Zur Verbesserung der Fahreigenschaften sowie ggf. zur Ver­ besserung der Bremswirkung bei kleiner Hinterachsbremse wird die auf das Fahrzeug bezogene Bremskraft F in den Korrektur­ einheiten 68 bis 74 radindividuell korrigiert. Dabei wird aus der ermittelten Bremskraft F ein radindividuelles Brems­ moment berechnet, welches aus dem Produkt der ermittelten Bremskraft F, dem Radradius RRad sowie einem vom Fahrzustand abhängigen Faktor f bestimmt wird. Dieser Faktor berücksich­ tigt Radlast, Reibwert und/oder Kurvenfahrt. Durch Steuerung der Ventilanordnungen 30 bis 36, vorzugsweise im Rahmen ei­ ner Bremsmomentenregelung, werden die radindividuellen Bremsmomente eingestellt.

Dabei handelt es sich bei der Bremsanlage im bevorzugten Ausführungsbeispiel um eine hydraulische Bremsanlage. Ent­ sprechende Maßnahmen können aber auch an einer pneumati­ schen, einer elektro-hydraulischen, elektro-pneumatischen oder rein elektrischen Bremsanlage vorgenommen werden.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Verzögerungsre­ gelung im Betriebszustand der Panikbremsung durchgeführt. Die Panikbremsung stellt einen Betriebszustand dar, in dem der Fahrer infolge einer Gefahrensituation plötzlich schnell und kräftig das Bremspedal betätigt. Zur Erkennung dieser Bremssituation wird der Gradient der Bremspedalbetätigung, vorzugsweise unter Berücksichtigung des Betätigungssignals selbst, mit einem vorgegebenen Schwellwert verglichen. Über­ schreitet der Gradient diesen Schwellwert, wird über die Leitung 38 durch Ansteuerung der Rückförderpumpe Bremskraft an den Rädern über den Fahrerwunsch hinaus aufgebaut und über die Leitung 64 der Schalter 60 geschlossen, so daß von Beginn bis zum Ende der Panikbremsung die erfindungsgemäße Vorgehensweise durchgeführt wird. Ein Ende der Panikbremsung wird erkannt, wenn das Betätigungssignal einen vorgegebenen Schwellwert unterschreitet.

Eine Erhöhung der Bremskraft erfolgt in einem anderen Aus­ führungsbeispiel nicht nur in einer Panikbremssituation, sondern kontinuierlich im Rahmen einer Bremskraftverstärkung abhängig vom Betätigungsgradienten des Bremspedals. Je schneller das Pedal betätigt wird, desto höher wird die ein­ gestellte Bremskraft an den Rädern. Auch bei einer derarti­ gen Funktion werden in vorteilhafter Weise in den Zuständen, in denen die Bremskraft über den dem Fahrerwunsch zugeordne­ ten Wert hinaus erhöht wird, die erfindungsgemäßen Maßnahmen angewendet.

Claims (11)

1. Verfahren zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs, wobei die Betätigung des Bremspedals mittels einer Meßein­ richtung erfaßt und die Steuerung der Bremsanlage abhängig vom Betätigungssignal durchgeführt wird, wobei durch Steue­ rung der Bremsanlage eine abhängig vom Betätigungssignal und dessen Änderung vorgegebene Fahrzeugverzögerung eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Betätigungssignal der Druck im Hauptbremszylinder der Bremsanlage (Vordruck), der Betätigungsweg des Bremspedals, die Betätigungskraft des Bremspedals oder der Druck in der oder den Bremsleitungen der Bremsanlage ermittelt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Sollverzögerungswert abhängig vom Betätigungssignal und dessen Gradienten ermittelt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß ein Regler vorgesehen ist, der ab­ hängig von der Abweichung der Istverzögerung von der vorge­ gebenen Verzögerung die zum Einhalten der vorgegebenen Ver­ zögerung notwendige Bremskraft ermittelt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß durch Berücksichtigung von Fahrzu­ standswerten wie Radlast, Reibwert, Kurvenfahrt, Radradius, etc. eine radindividuelle Bremsmomentenverteilung bestimmt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die einzelnen Radbremsen im Sinne einer Einhaltung der vorgegebenen Verzögerung unter Berück­ sichtigung radindividueller Bremsmomentenverteilung gesteu­ ert werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage eine hydraulische, pneumatische, elektrische, elektro-hydraulische oder elektro-pneumatische Bremsanlage ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsregelung bei soge­ nannten Panikbremsungen durchgeführt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß bei Panikbremsungen eine über den Fahrerwunsch hinausgehende Bremskraft an den Radbremsen ein­ stellbar ist, wobei während einer Panikbremsung die vorgege­ bene Verzögerung eingestellt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sollverzögerung derart vorge­ geben ist, daß bei gleicher Fußkraft sich unabhängig vom Fahrzeuggewicht und Bremsenzustand immer die gleiche Verzö­ gerung ergibt.

11. Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahr­ zeugs, mit einer Steuereinheit zur Beeinflussung der Brems­ kraft an den Rädern des Fahrzeugs, mit einer Meßeinrichtung zur Ermittlung der Betätigung des Bremspedals, die Steuer­ einheit durch Steuerung der Bremsanlage eine abhängig vom Betätigungssignal und dessen Änderung vorgegebene Fahrzeug­ verzögerung einstellt.