DE19734986B4

DE19734986B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage

Info

Publication number: DE19734986B4
Application number: DE1997134986
Authority: DE
Inventors: Eberhardt Schunck; Juergen Hachtel; Michael Schubert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-08-13
Filing date: 1997-08-13
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2017-08-14
Also published as: DE19734986A1

Abstract

Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage,
– wobei ein Maß für den Betätigungsweg (SPED) des Bremspedals und für die Betätigungskraft (PHBZ) des Bremspedals ermittelt wird,
– wobei auf der Basis des Betätigungsweges (SPED) und der Betätigungskraft (PHBZ) ein Bremswunschwert (ASOLL) zur Steuerung der Bremsanlage gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
– daß ein erster Bremswunschwert nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs (F1) abhängig vom Betätigungsweg (SPED) gebildet wird,
– daß ein zweiter Bremswunschwert nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs (F2) abhängig von der Betätigungskraft (PHBZ) gebildet wird,
– daß der zeitliche Verlauf des Pedalweges (SPED) und der zeitliche Verlauf der Betätigungskraft (PHBZ) ermittelt wird,
– daß aus dem zeitlichen Verlauf des Betätigungsweges (SPED) nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs (F3) ein Anteil des ersten Bremswunschwertes und aus dem zeitlichen Verlauf der Betätigungskraft (PHBZ) nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs (F4) ein Anteil des zweiten Bremswunschwertes gebildet wird,
–...

Description

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 195 10 525 A1 bekannt. Dort wird die Betätigung des Fahrpedals eines Fahrers durch wenigstens zwei Meßeinrichtungen erfaßt. Diese geben Signale ab, die den Betätigungsweg des Bremspedals und die Betätigungskraft des Bremspedals 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 ermittelten Werten gebildet.

Durch die bekannte Lösung ist zwar die Bremscharakteristik durch Vorgabe veränderbarer Kennlinien an unterschiedliche Fahrzeuge anpaßbar, die Dynamik der Bremsbetätigung wird in diesem Zusammenhang jedoch nicht berücksichtigt.

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

Dies wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche erreicht.

Aus der DE 195 26 659 A1 ist eine Bremsanlage mit Verzögerungsregelung 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.

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

Besonders vorteilhaft dabei ist, daß der Zusammenhang zwischen 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 Bremsmomentenregelung werden beide Betätigungssignale, sowie deren Ableitung in paralleler Weise zur Bildung des Sollwerts herangezogen. Dadurch läßt sich ein Optimum an Sicherheit und Verfügbarkeit der Bremsensteuerung erreichen.

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

Zeichnung

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

1 zeigt ein Übersichtsblockschaltbild einer elektrohydraulischen Bremsanlage. Diese besteht im wesentlichen aus einem Bremspedal 10, einem elektronischen Steuergerät 12 sowie einer Hydraulikeinheit 14, die elektrisch steuerbare Hydraulikventile zur Beeinflussung des Bremsdrucks in den Radbremsen umfaßt. Das Bremspedal wirkt bei Ausfall des elektronischen Systems über ein Hydrauliksystem 16 auf die Hydraulikeinheit 14, an die die Hydraulikleitungen 18 bis 20 für die Radbremsen 22 bis 24 angeschlossen sind. Das Hydrauliksystem 16 umfaßt ferner einen Hauptbremszylinder 26, in dem 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 Betriebsgrößen zur Steuerung bzw. Regelung der Bremsanlage wie Radgeschwindigkeiten, Bremsdrücke, etc. erfassen. Die Steuereinheit selbst umfaßt im wesentlichen eine Eingangsschaltung 46, wenigstens einen Mikrocomputer 48 sowie eine Ausgangsschaltung 50. Diese Elemente sind über ein Kommunikationssystem 52 miteinander verbunden. Die Eingangsleitungen werden der Eingangsschaltung 46 zugeführt, während von der Ausgangsschaltung 50 Ausgangsleitungen 54 zur Hydraulikeinheit 14 führen. Die Ausgangsleitungen 54 sind dabei in 1 der Einfachheit halber als eine Sammelleitung ausgeführt. Die Hydraulikeinheit 14 weist steuerbare Ventile, Pumpenelemente, etc. auf, mit deren Hilfe die Steuereinheit 12, dort der wenigstens eine Mikrocomputer 48, die für jedes Rad vorgegebenen Sollwerte (für den Bremsdruck, für das Bremsmoment oder für die Bremskraft) über Regelkreise einstellt. Zur Sicherstellung der Betriebssicherheit im Fehlerfall des elektrischen Weges wird das Hydrauliksystem 16 ebenfalls der Hydraulikeinheit 14 zugeführt, wobei im Fehlerfall der Durchgriff 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 wenigstens eine Mikrocomputer 48, die Betätigungssignale SPED und PHBZ sowie die weiteren, zur Regelung bzw. Steuerung der Bremsanlagen auszuwertenden Betriebsgrößen. Aus den Betätigungssignalen und deren zeitlichen Verhalten, insbesondere deren zeitlichen Ableitung, bildet der wenigstens eine Mikrocomputer jeweils einzeln Bremswunschwerte des Fahrers. Diese sind in einem bevorzugten Ausführungsbeispiel als Verzögerungssollwerte 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 Bremswunschwert wird dann unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Bremskraftverteilung zwischen Vorder- und Hinterachse und gegebenenfalls eines Antiblockiersystems, einer Antriebsschlupfregelung und/oder einer Fahrdynamikregelung radindividuelle Sollwerte für den an jedem Rad einzustellenden Bremsdruck, das einzustellende Bremsmoment oder die einzustellende 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 Regelkreisen (z.B. Druckregelkreisen) für jede Radbremse unter Berücksichtigung 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 Betätigungssignalen 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 Bremswunschbestimmung anzupassen.
Eine bevorzugte Vorgehensweise zur Bestimmung des Fahrerbremswunsches aus den Betätigungssignalen ist in 2 anhand eines Blockschaltbilds dargestellt. Das Blockschaltbild zeigt dabei die Struktur eines im bevorzugten Ausführungsbeispiel im wenigstens einen Mikrocomputer 48 ablaufendes Programm.
Die beiden zur Verfügung stehenden Betätigungssignale SPED und PHBZ werden jeweils vorgegebenen Kennlinien F1 und F2 zugeführt. In diesen Kennlinien sind Sollverzögerungswerte über dem jeweiligen Betätigungssignal nach Maßgabe der Randbedingungen und des Fahrzeugtyps bzw. Bremsanlagentyp abgelegt. Sie werden experimentell für jeden Fahrzeugtyp bzw. Bremsanlagentyp bestimmt. Ferner werden in Elementen 100 bzw. 102 den zeitlichen Verlauf der Betätigung repräsentierende Signale gebildet. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die zeitlichen Ableitungen bzw. die zeitlichen Änderungen der Betätigungssignale SPED bzw. PHBZ gebildet. Diese Signale werden ebenfalls für jeden Fahrzeugtyp bzw. Bremsanlagentyp experimentell bestimmten Kennlinien F3 für den Pedalweg 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 zugeführten, die Geschwindigkeit der Bremspedalbetätigung repräsentierenden Signals abgelegt. Die aus den Kennlinien F1 und F3 in Abhängigkeit des Bremspedalbetätigungsweg SPED ausgelesenen 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 Verzögerungswerte in einem Verknüpfungselement 106 zum Verzögerungssollwert (Bremswunschwert) ASOLL2 verknüpft. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel stellen diese Verknüpfungen Additionen 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 Gewichtung der beiden Anteile erfolgt beispielsweise durch folgende Gleichung: RSOLL = g1·ASOLLI + 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 Verfügbarkeit der Bremsanlage und die Betriebssicherheit der Bremsanlage gewährleistet ist. Der ermittelte Verzögerungssollwert ASOLL wird in einer Sollwertbildungseinheit 110 in radindividuelle Drucksollwerte PSOLL1 bis PSOLLN nach Maßgabe einer vorgegebenen Bremskraftverteilung BKV, gegebenenfalls eines Antiblockiersystems, einer Antriebsschlupfregelfunktion und/oder einer Fahrdynamikregelfunktion in Abhängigkeit der über die Eingangsleitungen 38 bis 40 zugeführten Betriebsgrößen umgesetzt. In für jedes Rad vorgesehenen Druckregler 112 bis 114 werden die Sollwerte unter Berücksichtigung 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 gebildeten Verzögerungsanteilen und der in Abhängigkeit des Betätigungsgeschwindigkeit (Gradienten) gebildeten Verzögerungsanteilen erfolgt in vorteilhafter Weise durch folgende Gleichungen: ASOLL1 = F1(SPED) + F3(dSPED/dt) (2) ASOLL2 = F2(PHBZ) + F4(dPHBZ/dt) (3)
Die Sollwert ASOLL, ASOLL1 und ASOLL2 repräsentieren im bevorzugten Ausführungsbeispiel Werte für die gewünschte Verzögerung des Fahrzeugs. In anderen Ausführungsbeispielen repräsentieren sie die gewünschte Bremskraft, Bremswirkung , Bremsmoment, etc. Die Betätigungskraft wird im bevorzugten Ausführungsbeispiel durch den Hauptbremszylinderdruck PHBZ erfaßt. In anderen Ausführungsbeispielen wird die Betätigungskraft durch Kraftsensoren im Bereich des Pedals, durch Drucksensoren außerhalb des Hauptbremszylinders, etc. erfaßt.
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 vorgegebenen Sollverzögerung angenähert wird.

Claims

Verfahren zur Steuerung einer Bremsanlage, – wobei ein Maß für den Betätigungsweg (SPED) des Bremspedals und für die Betätigungskraft (PHBZ) des Bremspedals ermittelt wird, – wobei auf der Basis des Betätigungsweges (SPED) und der Betätigungskraft (PHBZ) ein Bremswunschwert (ASOLL) zur Steuerung der Bremsanlage gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, – daß ein erster Bremswunschwert nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs (F1) abhängig vom Betätigungsweg (SPED) gebildet wird, – daß ein zweiter Bremswunschwert nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs (F2) abhängig von der Betätigungskraft (PHBZ) gebildet wird, – daß der zeitliche Verlauf des Pedalweges (SPED) und der zeitliche Verlauf der Betätigungskraft (PHBZ) ermittelt wird, – daß aus dem zeitlichen Verlauf des Betätigungsweges (SPED) nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs (F3) ein Anteil des ersten Bremswunschwertes und aus dem zeitlichen Verlauf der Betätigungskraft (PHBZ) nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs (F4) ein Anteil des zweiten Bremswunschwertes gebildet wird, – daß diese Anteile mit dem jeweiligen Bremswunschwert zu jeweils einem Bremswunschwert (ASOLL1, ASOLL2) verknüpft werden, und – daß die beiden Bremswunschwerte (ASOLL1, ASOLL2) durch gewichtete Mittelwertbildung (g1, g2) oder durch Maximalwertauswahl zum Bremswunschwert (ASOLL) verknüpft werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Verlauf durch Gradientenbildung ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusammenhänge zwischen Bremswunschwerten und Meßwerten und zwischen Bremswunschwerten und den zeitlichen Verläufen in vorgebbaren Kennlinien abgelegt sind.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremswunschwert unter Berücksichtigung einer vorgegebenen Bremskraftverteilung, gegebenenfalls einer Antriebsschlupfregelung, einer Antiblockierregelung und/oder einer Fahrdynamikregelung in radindividuelle Sollwerte umgewandelt wird, welche durch Regelkreise an den einzelnen Radbremsen eingestellt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Betätigungssignal abhängige Anteil des Bremswunschwertes und der gradientenabhängige Anteil des Bremswunschwertes durch Addition zum ersten bzw. zweiten Bremswunschwertes verknüpft werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bremswunschwert ein Sollverzögerungswert ist, der über eine Verzögerungsregelung oder durch eine Bremskraftverteilung in Sollbremsdrücke für die Druckregelkreise der Räder umgesetzt wird.
Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage, – mit einer elektronischen Steuereinheit (12), die Erfassungsmittel (46) für den Betätigungsweg (SPED) des Bremspedals und für die Betätigungskraft (PHBZ) des Bremspedals umfaßt, – die Mittel (48) aufweist zur Bildung eines Bremswunschwert (ASOLL) zur Steuerung der Bremsanlage (14) auf der Basis des Betätigungsweges (SPED) und der Betätigungskraft (PHBZ), gekennzeichnet durch – Mittel (F1), die einen ersten Bremswunschwert nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs abhängig vom Betätigungsweg (SPED) bilden, – Mittel (F2), die einen zweiten Bremswunschwert nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs abhängig von Basis der Betätigungskraft (PHBZ) bilden, – Mittel (100, 102), die den zeitlichen Verlauf des Pedalweges und den zeitlichen Verlauf der Betätigungskraft ermitteln, – Mittel (F3, F4), die aus dem zeitlichen Verlauf des Betätigungsweges nach Maßgabe eines vorgegebenen Zusammenhangs einen Anteil des ersten Bremswunschwertes und aus dem zeitlichen Verlauf der Betätigungskraft nach Maßgabe, eines vorgegebenen Zusammenhangs einen Anteil des zweiten Bremswunschwertes bilden, – Mittel (104, 106), die diese Anteile mit dem jeweiligen Bremswunschwert zu jeweils einem Bremswunschwert (ASOLL1, ASOLL2) verknüpfen, und – Mittel (108), die die beiden Bremswunschwerie (ASOLL1, ASOLL2) durch gewichtete Mittelwertbildung (g1, g2) oder durch Maximalwertauswahl zum Bremswunschwert (ASOLL) verknüpfen.
Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bremsanlage eine elektrohydraulische Bremsanlage ist.