DE19734986A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche.

Ein derartiges Verfahren bzw. eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-A 195 10 525 bekannt. Dort wird die Betätigung des Fahrpedals eines Fahrers durch wenigstens zwei Meßein­ richtungen erfaßt. Diese geben Signale ab, die den Betäti­ gungsweg des Bremspedals und die Betätigungskraft des Brems­ pedals repräsentieren. Aus diesen beiden Betätigungssignalen wird nach Maßgabe vorbestimmter Kennlinien jeweils ein den Bremswunsch des Fahrer repräsentierender Sollwert für die Steuerung der nachfolgenden Bremsanlage bestimmt. Der an die Bremsanlagensteuerung ausgegebene Sollwert (Bremswunschwert) wird dann auf der Basis einer Mittelwertbildung oder einer Maximalwertauswahl aus den aus den Betätigungssignalen er­ mittelten Werten gebildet. Durch die bekannte Lösung ist zwar die Bremscharakteristik durch Vorgabe veränderbarer Kennlinien an unterschiedliche Fahrzeuge anpaßbar, die Dyna­ mik der Bremsbetätigung wird in diesem Zusammenhang jedoch nicht berücksichtigt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, bei wel­ chen bei Bestimmung eines Sollwertes (Bremswunsches) zur Steuerung einer elektrisch steuerbaren Bremsanlage auch die Dynamik der Bremspedalbetätigung berücksichtigt wird.

Dies wird durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängi­ gen Patentansprüche erreicht.

Aus der DE-A1 195 26 659 ist eine Bremsanlage mit Verzöge­ rungsregelung bekannt. Dabei wird der Verzögerungssollwert für die Regelung und damit der Sollwert zur Steuerung der Bremsanlage auf der Basis eines Betätigungssignals des Bremspedals sowie dessen zeitlicher Ableitung bestimmt.

Vorteile der Erfindung

In vorteilhafter Weise läßt sich das Bremsverhalten des Fahrzeugs an unterschiedliche Fahrzeuge und Randbedingungen anpassen, sowohl bezüglich der absoluten Betätigung des Bremspedals als auch bezüglich der Dynamik der Pedalbetäti­ gung.

Besonders vorteilhaft dabei ist, daß der Zusammenhang zwi­ schen dem zur Steuerung der Bremsanlage dienenden Sollwert (Bremswunschwert) und den Betätigungssignalen in Form von Kennlinien oder Funktionen einstellbar ist.

Besonders vorteilhaft ist, daß als Betätigungssignale der Weg des Pedals, d. h. dessen Auslenkung, sowie der Druck im Hauptbremszylinder einer hydraulischen Bremsanlage erfaßt werden. Im Zusammenhang mit der Sollwertbestimmung für die nachfolgende Verzögerungs-, Bremskraft- oder Bremsmomenten­ regelung werden beide Betätigungssignale, sowie deren Ablei­ tung in paralleler Weise zur Bildung des Sollwerts herange­ zogen. Dadurch läßt sich ein Optimum an Sicherheit und Ver­ fügbarkeit der Bremsensteuerung erreichen.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Be­ schreibung von Ausführungsbeispielen bzw. aus den abhängigen Patentansprüchen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 ein Übersichtsblockschaltbild einer elektrohydrauli­ schen Bremsanlage, während in Fig. 2 die erfindungsgemäße Vorgehensweise der Bildung eines Bremswunschwerts (Sollwerts) zur Steuerung einer solchen elektrohydraulischen Bremsanlage als Blockschaltbild dargestellt ist.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild einer elektrohy­ draulischen Bremsanlage. Diese besteht im wesentlichen aus einem Bremspedal 10, einem elektronischen Steuergerät 12 so­ wie einer Hydraulikeinheit 14, die elektrisch steuerbare Hy­ draulikventile zur Beeinflussung des Bremsdrucks in den Rad­ bremsen umfaßt. Das Bremspedal wirkt bei Ausfall des elek­ tronischen Systems über ein Hydrauliksystem 16 auf die Hy­ draulikeinheit 14, an die die Hydraulikleitungen 18 bis 20 für die Radbremsen 22 bis 24 angeschlossen sind. Das Hydrau­ liksystem 16 umfaßt ferner einen Hauptbremszylinder 26, in den durch eine Meßeinrichtung 28 der vom Fahrer eingestellte Druck PHBZ gemessen wird. Der Meßwert wird über die Leitung 30 dem Steuergerät 12 zugeführt. Zwischen Bremspedal 10 und Hauptbremszylinder 26 ist eine mechanische Verbindung 32, an der bzw. am Bremspedal durch eine Meßeinrichtung 34 die Bremspedalauslenkung, der Bremspedalweg SPED gemessen wird. Der Meßwert wird über eine Leitung 36 der Steuereinheit 12 zugeführt. Diese weist ferner Eingangsleitungen 38 bis 40 von Meßeinrichtungen 42 bis 44 auf, die weitere Betriebsgrö­ ßen zur Steuerung bzw. Regelung der Bremsanlage wie Radge­ schwindigkeiten, Bremsdrücke, etc. erfassen. Die Steuerein­ heit selbst umfaßt im wesentlichen eine Eingangsschaltung 46, wenigstens einen Mikrocomputer 48 sowie eine Ausgangs­ schaltung 50. Diese Elemente sind über ein Kommunikationssy­ stem 52 miteinander verbunden. Die Eingangsleitungen werden der Eingangsschaltung 46 zugeführt, während von der Aus­ gangsschaltung 50 Ausgangsleitungen 54 zur Hydraulikeinheit 14 führen. Die Ausgangsleitungen 54 sind dabei in Fig. 1 der Einfachheit halber als eine Sammelleitung ausgeführt. Die Hydraulikeinheit 14 weist steuerbare Ventile, Pumpenele­ mente, etc. auf, mit deren Hilfe die Steuereinheit 12, dort der wenigstens eine Mikrocomputer 48, die für jedes Rad vor­ gegebenen Sollwerte (für den Bremsdruck, für das Bremsmoment oder für die Bremskraft) über Regelkreise einstellt. Zur Si­ cherstellung der Betriebssicherheit im Fehlerfall des elek­ trischen Weges wird das Hydrauliksystem 16 ebenfalls der Hy­ draulikeinheit 14 zugeführt, wobei im Fehlerfall der Durch­ griff des Fahrers vom Bremspedal 10 über das Hydrauliksystem 16 und die Hydraulikeinheit 14 auf die Radbremsen 22 bis 24 gewährleistet ist.

Im Normalbetrieb erfaßt die Steuereinheit 12, dort der we­ nigstens eine Mikrocomputer 48, die Betätigungssignale SPED und PHBZ sowie die weiteren, zur Regelung bzw. Steuerung der Bremsanlagen auszuwertenden Betriebsgrößen. Aus den Betäti­ gungssignalen und deren zeitlichen Verhalten, insbesondere deren zeitlichen Ableitung, bildet der wenigstens eine Mi­ krocomputer jeweils einzeln Bremswunschwerte des Fahrers. Diese sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Ver­ zögerungssollwerte ASOLL1 und ASOLL2 bezeichnet. In anderen vorteilhaften Ausführungsbeispielen wird anstelle der vom Fahrer gewünschten Verzögerung die gewünschte Bremskraft, das gewünschte Bremsmoment, etc. vorgegeben. Aus dem Brems­ wunschwert wird dann unter Berücksichtigung einer vorgegebe­ nen Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse und gegebenenfalls eines Antiblockiersystems, einer An­ triebsschlupfregelung und/oder einer Fahrdynamikregelung ra­ dindividuelle Sollwerte für den an jedem Rad einzustellenden Bremsdruck, das einzustellende Bremsmoment oder die einzu­ stellende Bremskraft gebildet. Diese werden im bevorzugten Ausführungsbeispiel an die Hydraulikeinheit 14, an die eine zweite Steuereinheit angebaut ist, abgegeben. Dort werden die radindividuellen Sollwerte in entsprechenden Regelkrei­ sen (z. B. Druckregelkreisen) für jede Radbremse unter Be­ rücksichtigung des an der Radbremse herrschenden Istwerts (z. B. Bremsdruck) eingeregelt. Auf diese Weise wird der vom Fahrer vorgegebene Bremswunsch in tatsächliche Bremswirkung umgesetzt.

Bei der Bestimmung des Bremswunsches aus den Betätigungs­ signalen bei einer elektrohydraulischen Bremsanlage sind verschiedene Randbedingungen, wie Bremskomfort, Pedalgefühl, etc. zu berücksichtigen. Entsprechend ist für jede Fahrzeug­ typ und/oder für jeden Bremsanlagentyp die Bremswunschbe­ stimmung anzupassen.

Eine bevorzugte Vorgehensweise zur Bestimmung des Fahrer­ bremswunsches aus den Betätigungssignalen ist in Fig. 2 an­ hand eines Blockschaltbilds dargestellt. Das Blockschaltbild zeigt dabei die Struktur eines im bevorzugten Ausführungs­ beispiel im wenigstens einen Mikrocomputer 48 ablaufendes Programm.

Die beiden zur Verfügung stehenden Betätigungssignale SPED und PRBZ werden jeweils vorgegebenen Kennlinien F1 und F2 zugeführt. In diesen Kennlinien sind Sollverzögerungswerte über dem jeweiligen Betätigungssignal nach Maßgabe der Rand­ bedingungen und des Fahrzeugtyps bzw. Bremsanlagentyp abge­ legt. Sie werden experimentell für jeden Fahrzeugtyp bzw. Bremsanlagentyp bestimmt. Ferner werden in Elementen 100 bzw. 102 den zeitlichen Verlauf der Betätigung repräsentie­ rende Signale gebildet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die zeitlichen Ableitungen bzw. die zeitlichen Ände­ rungen der Betätigungssignale SPED bzw. PHBZ gebildet. Diese Signale werden ebenfalls für jeden Fahrzeugtyp bzw. Bremsan­ lagentyp experimentell bestimmten Kennlinien F3 für den Pe­ dalweg und F4 für den Hauptbremszylinderdruck zugeführt. In diesen Kennlinien sind ebenfalls Sollverzögerungswerte nach Maßgabe der jeweiligen Randbedingungen und des jeweiligen Fahrzeugtyps abgelegt in Abhängigkeit des jeweils zugeführ­ ten, die Geschwindigkeit der Bremspedalbetätigung repräsen­ tierenden Signals abgelegt. Die aus den Kennlinien F1 und F3 in Abhängigkeit des Bremspedalbetätigungsweg SPED ausgelese­ nen Verzögerungswerte werden in einem Verknüpfungselement 104 zum Verzögerungssollwert (Bremswunschwert) ASOLL1 ver­ knüpft. Entsprechend werden die aus den Kennlinien F2 und F4 in Abhängigkeit der Betätigungskraft PHBZ ausgelesenen Ver­ zögerungswerte in einem Verknüpfungselement 106 zum Verzöge­ rungssollwert (Bremswunschwert) ASOLL2 verknüpft. Im bevor­ zugten Ausführungsbeispiel stellen diese Verknüpfungen Addi­ tionen dar. Die beiden ermittelten Bremswunschwerte ASOLL1 und ASOLL2 werden einer Auswahlstufe 108 zugeführt, in der durch Mittelwertbildung unter Gewichtung beider Anteile oder durch eine Maximalwertauswahl der Sollwert (Bremswunsch) ASOLL ausgewählt wird. Die Mittelwertbildung unter Gewich­ tung der beiden Anteile erfolgt beispielsweise durch folgen­ de Gleichung:

ASOLL = g1.ASOLL1 + g2.ASOLL2 mit g1 + g2 = 1 (1).

Durch die Mittelung oder die Maximalwertauswahl wird bei Ausfall eines Betätigungssignals der Bremswunsch noch auf der Basis des anderen Anteils bestimmt, so daß die Verfüg­ barkeit der Bremsanlage und die Betriebssicherheit der Brem­ sanlage gewährleistet ist. Der ermittelte Verzögerungssoll­ wert ASOLL wird in einer Sollwertbildungseinheit 110 in ra­ dindividuelle Drucksollwerte PSOLL1 bis PSOLLN nach Maßgabe einer vorgegebenen Bremskraftverteilung BKV, gegebenenfalls eines Antiblockiersystems, einer Antriebsschlupfregelfunkti­ on und/oder einer Fahrdynamikregelfunktion in Abhängigkeit der über die Eingangsleitungen 38 bis 40 zugeführten Be­ triebsgrößen umgesetzt. In für jedes Rad vorgesehenen Druck­ regler 112 bis 114 werden die Sollwerte unter Berücksichti­ gung der gemessenen Bremsdruckistwerte PIST1 bis PISTN in Ansteuersignale für die den Radbremsen zugeordneten Ventilen und Pumpen der Hydraulikeinheit 14 umgerechnet und über die Ausgangsleitungen 54 ausgegeben.

Die Verknüpfung zwischen dem aufgrund des Meßsignals gebil­ deten Verzögerungsanteilen und der in Abhängigkeit des Betä­ tigungsgeschwindigkeit (Gradienten) gebildeten Verzögerungs­ anteilen erfolgt in vorteilhafter Weise durch folgende Glei­ chungen:

ASOLL1 = F1(SPED) + F3(dSPED/dt) (2)

ASOLL2 = F2(PHBZ) + F4(dPHBZ/dt) (3).

Die Sollwert ASOLL, ASOLL1 und ASOLL2 repräsentieren im be­ vorzugten Ausführungsbeispiel Werte für die gewünschte Ver­ zögerung des Fahrzeugs. In anderen Ausführungsbeispielen re­ präsentieren sie die gewünschte Bremskraft, Bremswirkung, Bremsmoment, etc. Die Betätigungskraft wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel durch den Hauptbremszylinderdruck PHBZ erfaßt. In anderen Ausführungsbeispielen wird die Betäti­ gungskraft durch Kraftsensoren im Bereich des Pedals, durch Drucksensoren außerhalb des Hauptbremszylinders, etc. er­ faßt.

Stellt der Bremswunsch die Verzögerung des Fahrzeugs dar, so ist in einem Ausführungsbeispiel ein überlagerter Regelkreis vorgesehen, in dem die Istverzögerung des Fahrzeugs unter Einstellung der radindividuellen Bremswirkung der vorgegebe­ nen Sollverzögerung angenähert wird.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage,

• - wobei ein Maß für den Betätigungsweg (SPED) des Bremspe­ dals und für die Betätigungskraft (PHBZ) des Bremspedals ermittelt wird,
• - wobei auf der Basis des Betätigungswegs (SPED) ein erster Bremswunschwert gebildet wird, auf der Basis der Betäti­ gungskraft (PHBZ) ein zweiter Bremswunschwert gebildet wird
• - und wobei aus den beiden Bremswunschwerten durch Verknüp­ fung ein Bremswunschwert (ASOLL) zur Steuerung der Brem­ sanlage gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, daß
• - der zeitliche Verlauf des Pedalweges und der der Betäti­ gungskraft ermittelt wird,
• - wobei nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs aus dem zeitlichen Verlauf des Betätigungsweges ein weiterer Anteil des ersten Bremswunschwertes und aus dem zeitli­ chen Verlauf der Betätigungskraft ein Anteil des zweiten Bremswunschwertes gebildet wird,
• - wobei der erste Bremswunschwert aus dem vom Pedalweg ab­ hängigen Bremswunschwert und dem entsprechenden Anteil bestimmt wird, während der zweite Bremswunschwert auf der Basis zweiten Bremswunschwertes und dem entsprechenden Anteil gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf durch Gradientenbildung ermittelt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Zusammenhänge zwischen Brems­ wunschwerten und Meßwerten und zwischen Bremswunschwerten und den zeitlichen Verläufen in vorgebbaren Kennlinien abge­ legt sind.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bremswunschwert unter Berück­ sichtigung einer vorgegebenen Bremskraftverteilung, gegebe­ nenfalls einer Antriebsschlupfregelung, einer Antiblockier­ regelung und/oder einer Fahrdynamikregelung in radindividu­ elle Sollwerte umgewandelt wird, welche durch Regelkreise an den einzelnen Radbremsen eingestellt werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bildung des Bremswunschwertes aus den ersten und zweiten Bremswunschwerten durch gewichte­ te Mittelung oder durch Maximalwertauswahl erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der vom Betätigungssignal abhängi­ ge Anteil des Bremswunschwertes und der gradientenabhängige Anteil des Bremswunschwertes durch Addition zum ersten bzw. zweiten Bremswunschwertes verknüpft werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bremswunschwert ein Sollverzö­ gerungswert ist, der über eine Verzögerungsregelung oder durch eine Bremskraftverteilung in Sollbremsdrücke für die Druckregelkreise der Räder umgesetzt wird.

8. Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage,

• - mit einer elektronischen Steuereinheit (12), die Erfas­ sungsmittel für den Pedalweg (SPED) und die Betätigungs­ kraft (PHBZ) des Bremspedals umfaßt,
• - die Mittel (F1, F2) zur Bildung eines ersten Bremswun­ schwertes abhängig vom Pedalweg und eines zweiten Brems­ wunschwertes abhängig von der Betätigungskraft umfaßt,
• - die Mittel (108) aufweist, die die beiden Bremswunschwerte zu einem Bremswunsch zur Steuerung der Bremsanlage ver­ knüpft, gekennzeichnet durch
• - Mittel (100, 102), die den zeitlichen Verlauf des Pedalwe­ ges und der der Betätigungskraft ermitteln,
• - Mittel (F3, F4), die nach Maßgabe eines vorgegebenen Zu­ sammenhangs aus dem zeitlichen Verlauf des Betätigungswe­ ges einen weiterer Anteil des ersten Bremswunschwertes und aus dem zeitlichen Verlauf der Betätigungskraft einen Anteil des zweiten Bremswunschwertes bilden
• - und Mittel (104, 106), die den ersten Bremswunschwert aus dem vom Pedalweg abhängigen Bremswunschwert und dem ent­ sprechenden Anteil bestimmen, und die den zweiten Brems­ wunschwert auf der Basis zweiten Bremswunschwertes und dem entsprechenden Anteil bilden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage eine elektrohydraulische Bremsanlage ist.