DE19626707A1 - Verfahren zum Bremsdruck-Wiederaufbau in einem Kraftfahrzeug mit Anti-Blockier-System - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Bremsdruck-Wiederaufbau in einem Kraftfahrzeug mit Anti-Blockier-System gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Anti-Blockier-Systeme in Kraftfahrzeugen arbeiten be­ kanntlich derart, daß die Drehzahlen der Räder mittels Drehzahlsensoren abgefühlt werden, und bei erkannter Blockierneigung eines Rades dessen Bremsdruck schnell ab­ gesenkt wird. Hierdurch kann das Rad wieder anlaufen. Nach der schnellen Bremsdruckabsenkung erfolgt in der Re­ gel eine Bremsdruckhaltephase. Im Anschluß hieran wird der Bremsdruck wieder erhöht. Dies geschieht gewöhnlich in zwei Phasen. In einer ersten Phase wird der Bremsdruck schnell erhöht, und zwar möglichst bis in die Nähe des vorhergehenden Blockier- bzw. Abregeldruckes (siehe gat­ tungsbildende DE-OS 21 64 094) . Diese schnelle Phase dient dazu, die Hysterese der Radbremsen möglichst schnell zu durchlaufen.

Im Anschluß an die schnelle Drucksteigerungsphase folgt in der Regel eine flache Drucksteigungsphase, welche dazu dient, sich dem neuen Blockierdruck langsam anzunähern. Sobald dieser wieder erreicht ist, beginnt ein neuer Druckregelzyklus mit einer schnellen Bremsdruckabsenkung vom Abregeldruck auf den Haltedruck.

Es ist auch bereits bekannt (DE-OS 19 44 610) die Wieder­ belüftung nach einer Bremsdruckabsenkung durch die Höhe des letzten Blockierdruckes zu beeinflussen. Hierzu wird die Druckluft beim Bremsdruck-Wiederanstieg über eine verstellbare Drossel geleitet, welche vom letzten Bloc­ kierdruck einstellbar ist. Hierdurch erfolgt eine Dämp­ fung des Bremsdruckanstieges, und zwar gering bei hohem Blockierdruck und stark beim niedrigem Blockierdruck.

Die bekannten Steuerungsarten des Bremsdruck-Wiederan­ stieges haben den Zweck, einmal den Bremsweg dadurch zu verkürzen, daß der Bremsdruck über eine längere Zeit kurz unterhalb des Blockierdruckes gehalten wird, und zum an­ deren den Regelkomfort dadurch zu erhöhen, daß Regelzy­ klen mit möglichst geringen Schwankungen des mittleren Bremsdruckes erreichbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein noch fein­ fühligeres, den Straßenverhältnissen noch besser angepaß­ tes Verhalten in der Bremsdruckwiederaufbau-Phase bei ei­ nem Antiblockiersystem (ABS) zu ermöglichen, und dadurch den Regelkomfort weiter zu erhöhen.

Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei Fahrzeugen mit Anti-Blockier-Systemen, und zwar speziell solchen Sy­ stemen, die mit Drucksensoren für die Bremsdrücke der Rä­ der ausgerüstet sind, und bei denen ein gewünschter Bremsdruck bzw. ein gewünschter Gradient des Bremsdruck- Anstiegs mittels eines Druckreglers und stetig arbeiten­ den Druckregelventilen einregelbar ist (elektronisches Bremssystem EBS) . Sie ist jedoch auch anwendbar bei kon­ ventionellen Antiblockier-Systemen ohne Regelung des Bremsdrucks, falls Informationen über die Bremsdrücke zur Verfügung stehen.

Sie oben stehende Aufgabe wird durch die im Patentan­ spruch 1 enthaltene Erfindung gelöst. Die Unteransprüche enthalten zweckmäßige Weiterbildungen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild eine Bremsanlage in ei­ nem Kraftfahrzeug, welche mit einem Anti-Blockier-System (ABS) sowie einem elektronischen Bremssystem (EBS) ausge­ rüstet ist.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm des Bremsdruckes (P_B) über der Zeit, sowie von Radbeschleunigungs-Signalen (±b) über der Zeit.

Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Druckaufbau-Phase.

In der Fig. 1 ist ein elektronisches Bremssystem (EBS) schematisch dargestellt. Ein Bremswertgeber (1) mit elek­ trischem Signalausgang ist an einen Regler (2) (EBS-Elek­ tronik) angeschlossen. Der vom Bremswertgeber (1) stam­ mende, vom Fahrer gewünschte Bremsdruck wird im Regler (2) mit einem Bremsdruck-Istwert verglichen, welcher von einem Drucksensor (6) in einem Bremszylinder (5) abge­ fühlt wird, und dem Regler (2) als Bremsdruck (P_B)zurückgemeldet wird. Der Drucksensor (6) kann auch in einem Regelventil (3) angeordnet sein. Die jeweilige Re­ gelabweichung wird mittels des vom Regler (2) angesteuer­ ten Regelventils (3) ausgeglichen, welches an einen Druckluftvorratsbehälter (4) angeschlossen ist. Mittels des genannten Regelventils (3) ist es möglich, den Druck Im Bremszylinder (5) auf jeden gewünschten Wert bis maxi­ mal zum Druck im Druckluftvorratsbehälter (4) einzustel­ len.

Das dem Bremszylinder (5) zugeordnete Fahrzeugrad (7) ist mit einem Drehzahlsensor (8) versehen. Dieser ist an eine ABS-Elektronik (9) angeschlossen. Die beiden Elektroniken (9 und 2) enthalten Mikrocomputer und können über Verbin­ dungsleitungen (10) Daten austauschen.

Falls die ABS-Elektronik (9) während einer Bremsung auf glatter Straße ein drohendes Blockieren des Rades (7) er­ kennt, gibt sie entsprechende Signale zum Regler (2), wo­ durch dieser veranlaßt wird, den zu hohen Bremsdruck zu­ nächst abzusenken, und dann im Mittel knapp unter dem Blockierdruck zu halten. Die beiden Elektroniken (2) und (9) können auch zusammengefaßt sein.

In der Fig. 2 sind über der Zeit (t) sowohl der Bremsdruck (P_B) im Bremszylinder (5) als auch Radbe­ schleunigungs- und Verzögerungssignale (±b) aufgetragen.

Zum Zeitpunkt (t₀) beginnt eine Bremsung, wobei der Bremsdruck vom Wert (0) bis zum Wert (P_max) (Abregeldruck) im Zeitpunkt (t₁) ansteigt. Zu diesem Zeitpunkt (t₁) er­ kennt die ABS-Elektronik (9) an einer übermäßigen Verzö­ gerung des Rades (7), daß ein Blockieren dieses Rades droht. Die Verzögerung des Rades (7) übersteigt dann eine festgelegte Schwelle, wodurch ein internes Verzögerungs­ signal (-b) erzeugt wird. Der Druck im Bremszylinder (5) wird daraufhin durch den Regler (2) und das Ventil (3) im Zeitraum (t₁ bis t₂) schnell abgesenkt. Hierdurch verrin­ gert sich die Verzögerung des Rades (7) wieder, was am Abfall des Verzögerungssignales (-b) zum Zeitpunkt (t₂) erkennbar ist (Ende der Blockierneigung). Sowie die­ ses Signal abgefallen ist, wird die Drucksenkung beendet. Der Bremsdruck hat nun den Wert P_min (Haltedruck)
Im Anschluß an den Zeitpunkt t₂ wird eine Druckhalte- Phase (t₁ bis t₃) eingefügt. Während dieses Druckhaltens erhöht sich die Geschwindigkeit des Rades (7) wieder so­ weit, daß ein Beschleunigungssignal (+b) ausgegeben wird. Zum Zeitpunkt (t₃) fällt dieses Beschleunigungs­ signal wieder ab, woraus erkennbar ist, daß sich das Rad (7) weitgehend wieder der Fahrzeuggeschwindigkeit ange­ paßt hat. Ab dem Zeitpunkt t₃ kann deshalb der Bremsdruck wieder angehoben werden. Dies geschieht in der Zeitspanne (t₃ bis t₄) mit steilem Bremsdruckgradienten.

Die Höhe dieses steilen Gradienten sowie die Druckhöhe (P_K) am Ende des steilen Bremsdruck-Wiederaufbaus (Knickpunkt) ist gemäß der Erfindung eine Funktion von P_max und P_min des letzten ABS-Bremszyklus. Es kann auch vorteilhaft sein, Mittelwerte von P_max bzw. P_min der letz­ ten Bremszyklen (ABS-Regelzyklen) zu verwenden.

Hierzu werden in jedem Bremszyklus (ABS-Regelzyklus) die Werte von P_max und P_min im Bremszylinder (5) vom Drucksen­ sor (6) erfaßt, und in der Elektronik des EBS-Reglers (2) oder des ABS (9) gespeichert. Der Regler (2) oder das ABS (9) berechnet nun mit Hilfe der gespeicherten Druckwerte den optimalen Verlauf (Gradient) des bei t₃ beginnenden Bremsdruck-Wiederanstiegs.

Dabei wird der steile Gradient PG_H während der Zeit t₃ bis t₄ berechnet nach der Formel:

PG_H = K₃ + K₄ (P_K - P_soll)

wobei die Konstante K₃ zwischen 5 bar/s und 50 bar/s, und der Faktor K+ zwischen 3/s und 20/s liegt, und der Druck P_soll ein dem Regler (2) vom ABS (9) vorgegebener Bremsdruck-Sollwert ist.

Die oben enthaltene Druckhöhe P_K (Druck im Knickpunkt) und damit die Lage dieses Punktes wird berechnet nach der Formel:

P_K = P_min + K₁ (P_max - P_min)

wobei der Faktor K₁ zwischen 0,3 und 0,9 liegt.

Durch die erfindungsgemäße Berechnung des Verlaufs des steilen Bremsdruck-Wiederanstiegs läßt sich eine beson­ ders komfortable Überwindung der Bremsen-Hysterese erzie­ len, wobei der Druck P_K ohne Überschwingen in die Nähe des Abregeldruckes P_max geführt werden kann.

Im Anschluß an die beschriebene steile Druckerhöhung er­ folgt im Zeitraum t₄ bis t₅ eine weitere Druckerhöhung mit flachem Gradienten. Hierdurch soll der Bremsdruck langsam wieder bis auf den (neuen) Abregeldruck P_max im Zeitpunkt t₅ geführt werden. Vorteilhaft wird die Höhe des Gradienten des flachen (niedrigen) Druckanstiegs PG_N im Regler (2) oder ABS (9) berechnet nach der Formel:

PG_N = K₅ + K₆ × P_max

wobei die Konstante K₅ etwa den Wert 1 bis 5 bar/s, und der Faktor K₆ etwa den Wert 0,3 bis 0,9/s hat.

Hierdurch wird ein besonders langes Verbleiben des Bremsdruckes bis kurz unter dem Abregeldruck (P_max) ge­ währleistet, wodurch der Bremsweg des Fahrzeuges verkürzt wird.

Der flache Bremsdruckanstieg ist beendet im Zeitpunkt t₅, wenn durch das Erscheinen des -b-Signals wiederum eine Blockierneigung des Rades festgestellt wird. In diesem Fall beginnt ein neuer Druckregelzyklus mit einem schnel­ len Abfall des Bremsdruckes.

Sollte jedoch nach einer Sicherheitszeit (s), die ab dem Zeitpunkt t₄ anläuft, das -b-Signal noch nicht erschienen sein (bei sich verbessernden Straßenverhältnissen), wird ab dem Ablauf dieser Zeit (s) mit einem steilen Gradien­ ten (gestrichelt dargestellt) der Bremsdruck wiederum stärker erhöht, bis endgültig der neue Abregeldruck (P_max′) erreicht ist. Dies wird erkannt durch das Erschei­ nen des Signals -b′ im Zeitpunkt t₆. Anschließend beginnt wiederum die steile Bremsdruckabsenkung.

Die oben genannte Sicherheitszeit (s) dient also dazu, den Bremsdruck nach ihrem Ablauf schnell an den neuen Ab­ regeldruck heranzuführen, falls sich zwischenzeitlich der Reibwert der Straße erhöht haben sollte.

Vorteilhaft ist es auch, zur Bestimmung des flachen Gra­ dienten des Bremsdruck-Wiederaufbaus in Zeitraum t₄ bis t₅ zusätzlich die Höhe der jeweiligen Radbeschleunigung +b, welche im Zeitraum zwischen t₄ und t₅ auftritt, zu benutzen. Hierzu dient die Formel:

worin K₇ etwa 0,6 g und K₈ etwa 1,0 g beträgt. Die Kon­ stanten K₅+K₆ wurden bereits oben beziffert.

Hierdurch kann bei großen Radverzögerungen nahe der phy­ sikalisch möglichen Fahrzeugverzögerung der Bremsdruck langsamer aufgebaut werden, und bei Verzögerungen größer als die mögliche Fahrzeugverzögerung der Bremsdruck schon langsam wieder abgebaut werden, bevor eine Blockiernei­ gung erkannt wird, wodurch ein schneller Bremsdruckabbau erforderlich wäre. Diese Maßnahme bewirkt daher ein noch längeres Verbleiben des Bremsdrucks bis kurz unter dem Abregeldruck P_max, wodurch der Bremsweg weiter verkürzt wird.

Zweckmäßig ist auch, zur Bestimmung des flachen Gradien­ ten PG_N des Bremsdruck-Wiederaufbaus zusätzlich die je­ weilige Höhe des Straßenreibwertes (µ) zu benutzen. Der Straßenreibwert (µ) kann abgeschätzt werden aus der For­ mel:

wobei
c =ein Bremsenkennwert, der angibt, wie hoch die Bremskraft am Radumgang bei einem vorgebenen Bremsdruck ist,
P_max = der Abregeldruck, und
N = die Radlast ist.

Hierdurch kann der Bremsdruckverlauf nicht nur von der physikalisch maximal möglichen Fahrzeugverzögerung abhän­ gig verändert werden, sondern auch von der aufgrund des gerade vorliegenden Reibwertes maximal möglichen Fahr­ zeugverzögerung. Das heißt, entspricht die Radverzögerung etwa dem gerade vorliegenden Reibwert und damit der ge­ rade möglichen Fahrzeugverzögerung, wird der Bremsdruck nicht weiter erhöht. Ist die Radverzögerung größer als der gerade vorliegende Reibwert, wird der Bremsdruckgra­ dient negativ, der Bremsdruck also gesenkt. Hiermit wird ein längeres Verbleiben des Bremsdruckes bis kurz unter den Abregeldruck P_max, besonders auch auf niedrigen Reib­ werten wie bei Eis und Schnee, erreicht.

Anstelle einer Einführung einer Sicherheitszeit (s) ist es auch möglich, dann auf einen steileren Gradienten um­ zuschalten, wenn während des flachen Bremsdruck-Wieder­ aufbaus ein Bremsdruck erreicht wird, der um einen vorge­ gebenen Wert über dem letzten Abregeldruck P_max im vorher­ gehenden Regelzyklus liegt. Diese Art der Bremsdruckerhö­ hung ist durch das Fehlen einer konstanten Sicherheits­ zeit (s) adaptiver und führt somit zu einem höherem Re­ gelkomfort und verbesserte Bremsstabilität.

Es hat sich in Versuchen weiter herausgestellt, daß es vorteilhaft sein kann, den Bremsdruck-Wiederaufbau so zu steuern, daß im Zeitpunkt t₄ kein Knick im Bremsdruckver­ lauf entsteht, sondern die Phasen mit steilen Gradient und flachen Gradient ohne Knick ineinander übergehen. Dies führt ebenfalls zu einer komfortableren Regelung und besserer Reibwertausnutzung (gestrichelt dargestellt).

Wird nämlich ein konstanter steiler Gradient benutzt, kann es bei zu steilen Gradienten des Bremsdruckes noch vor Erreichen des Knickpunktes P_K zu hohen Radverzögerun­ gen kommen, die scheinbar auf eine Blockierneigung hin­ deuten und somit ABS veranlassen, den Bremsdruck schnell abzusenken. Diese nicht erforderliche Bremsdruckabsenkung führt zu verminderter Reibwertausnutzung und somit Brems­ wegverlängerung. Führt man nun einen kontinuierlichen, e- Funktions-ähnlichen Verlauf ein, kann bei Bremsdrücken noch weit unter dem Bremsdruck im Knickpunkt P_K der Bremsdruck mit einem sehr steilen Gradienten erhöht wer­ den. Hierdurch kann, wie man anhand des gestrichelt dar­ gestellten Bremsdruckverlaufs in der Fig. 2 sieht, ein im Mittel während eines ABS-Regelzyklus höherer Bremsdruck eingesteuert werden, ohne daß es zu früh zu einer erneu­ ten Blockierneigung kommt. Damit kann der Bremsweg wie­ derum verkürzt und der Regelkomfort erhöht werden.

Bei dem oben beschriebenen knickfreien Verlauf erfolgt der Bremsdruck-Wiederaufbau nach der Formel:

wobei die Konstante K₁₀ einen Wert von 25 bis 100 bar/s hat.

Die angeführten Formeln zur Berechnung des Bremsdruck- Wiederanstiegs haben sich aufgrund von Fahrversuchen als besonders günstig herausgestellt. Die Berechnungen werden von den Mikrocomputern ausgeführt, die in der ABS-Elek­ tronik (9) oder der EBS-Elektronik (2) enthalten sind.

In der Fig. 3 ist beispielhaft ein Ablaufdiagramm darge­ stellt, wie es von den erwähnten Mikrocomputern während der Druckaufbauphase abgearbeitet wird. In einer ersten Entscheidung wird geprüft, ob Druckabbaubedingungen er­ füllt sind, also z. B. ein -b-Signal vorliegt. Falls ja, wird der Druck abgesenkt. Falls nein, wird in einer zwei­ ten Entscheidung geprüft, ob Druckhaltebedingungen er­ füllt sind, also z. B. ein +b-Signal vorliegt. Falls ja, wird auf Druckhalten geschaltet. Falls nein, wird in ei­ ner dritten Entscheidung geprüft, ob der Bremsdruck-Soll­ wert, das ist der Bremsdruck, der zum jeweiligen Zeit­ punkt im Regler (2) aufgrund der vom ABS (9) empfangenen Signale berechnet oder vom ABS (9) dem Regler vorgegeben wird, kleiner ist als der Druck im Knickpunkt P_K, welcher wie oben beschrieben berechnet wurde. Falls ja, erfolgt ein Druckaufbau mit steilem Gradienten.

Falls der Bremsdruck-Sollwert jedoch gleich oder größer als P_K ist, wird in einer weiteren Entscheidung geprüft, ob bereits die Sicherheitszeit (s) abgelaufen ist. Falls dies nicht der Fall ist, wird der Druckaufbau mit flachen Gradienten weitergeführt, beispielsweise nach der Formel:

Falls jedoch die Sicherheitszeit (s), bereits abgelaufen ist, wird auf einen Druckaufbau mit steilem Gradienten umgeschaltet.

Durch die beschriebenen Maßnahmen läßt sich der Regelkom­ fort einer ABS-Bremsung erhöhen, und gleichzeitig der Bremsweg des Fahrzeugs verkürzen.

Claims (11)

1. Verfahren zum Bremsdruck-Wiederaufbau in einem Kraft­ fahrzeug, das mit einem Antiblockiersystem (ABS) aus­ gerüstet ist, wobei nach einer Bremsdruckabsenkung (t₁ bis t₂) von einem Wert P_max (Abregeldruck) auf ei­ nen Wert P_min (Haltedruck) und nach einer eventuellen Druckhaltephase (t₂ bis t₃) der Bremsdruck (P_B) zuerst mit steilem (PG_H) und anschließend mit flachem Gra­ dienten (PG_N)wieder aufgebaut wird (t₃ bis t₆), dadurch gekennzeichnet, daß

• a) sowohl der Abregeldruck (P_max) als auch der Halte­ druck (P_min) mittels eines Drucksensors (6) in je­ dem Regelzyklus erfaßt und elektronisch gespei­ chert wird,
• b) sowohl der Betrag des steilen Gradienten PG_H im Zeitraum t₃ bis t₄ als auch die Druckhöhe (P_K) am Ende (t₄) des steilen Bremsdruck-Wiederaufbaus eine Funktion von P_max und P_min des letzten Regelzy­ klus oder eines Durchschnittswertes von P_max und P_min der letzten Regelzyklen ist,
• c) der flache Gradient PG_N (t₄ bis t₅) des Bremsdruck­ wiederaufbaus eine Funktion von P_max des letzten Regelzyklus oder eines Durchschnittswertes von P_max der letzten Regelzyklen ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckhöhe P_K (Druck im Knickpunkt) bestimmt wird nach der Formel: P_K = P_min + K₁ (P_max - P_min),wobei der Faktor K₁ zwischen 0,3 und 0,9 liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gradient PGH des steilen Bremsdruck-Wie­ deraufbaus (t₃ bis t₄) bestimmt wird nach der Formel: PG_H = K₃ + K₄ (P_K - P_soll),wobei die Konstante K₃ zwischen 5 bar/s und 50 bar/s, der Faktor K₄ zwischen 3/5 und 20/s liegt, und der Druck P_soll ein dem Regler (2) vom ABS (9) vorgegebe­ ner Bremsdruck-Sollwert ist.

4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient PG_N des flachen Bremsdruck-Wiederaufbaus (t₄ bis t₅) be­ stimmt wird nach der Formel: PG_N =K₅ + K₆ × P_max,wobei die Konstante K₅ zwischen 1 bar/s und 5 bar/s, und der Faktor K₆ zwischen 0,3/s und 0,9/s liegt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung des flachen Gradienten PG_N des Bremsdruck-Wiederaufbaus (t₄ bis t₅) zusätzlich die Höhe der jeweiligen Radbeschleunigung (±b) benutzt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Berechnung des flachen Gradienten PG_N des Bremsdruck-Wiederaufbaus (t₄ bis t₅) zusätzlich die Höhe des Straßenreibwertes (µ) zwischen Reifen und Fahrbahn benutzt wird.

7. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit (Sicherheitszeit s) für den flachen Bremsdruck-Wiederaufbau wieder auf einen steileren Gradienten umgeschaltet wird (Zeitpunkt t₅).

8. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dann auf einen steileren Gradienten umgeschaltet wird, wenn während des flachen Bremsdruck-Wiederaufbaus ein Bremsdruck erreicht wird, der um einen vorgegebenen Wert über dem letzten Abregeldruck (P_max) liegt.

9. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gradient PG_N des flachen Bremsdruckwiederaufbaus bestimmt wird nach der Formel wobei der Term gesetzt wird, wenn die Radbeschleunigung b größer ist als ein vorgegebener Wert K₉.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte K₇, K₈ und K₉ in Abhängigkeit vom Kraftschlußbeiwert µ zwischen Reifen und Fahrbahn veränderbar sind.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines knickfreien Bremsdruck-Wiederaufbaus der Gradient in der Zeit (t₃ bis t₅) bestimmt wird nach der Formel: wobei der Faktor K₁₀ zwischen 25 bar/s und 100 bar/s liegt.