DE19844840A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage - Google Patents

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage vorgeschlagen, wobei zur Erhöhung der Endzuspannkraft in wenigstens einem vorgegebenen Betriebszustand die Radbremse zunächst gelöst und nach Erreichen eines vorbestimmten Kriteriums wieder gespannt wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage.

Elektrisch gesteuerte Bremsanlagen sind aus dem Stand der Technik bekannt. Derartige Bremsanlagen bringen in den Rad­ bremsen abhängig von einem Fahrerbremswunsch eine Zuspann­ kraft mittels eines Elektromotors, mittels einer hydrauli­ schen oder pneumatischen Druckübertragung auf, welche abhän­ gig von elektrischen Ansteuersignalen eingestellt wird. Eine Bremsanlage mit elektromotorischer Zuspannung ist z. B. aus der DE-A 195 26 645 bekannt. Bei einer solchen Bremsanlage wird abhängig von dem wenigstens auf der Basis der Auslen­ kung des Bremspedals gebildeten Fahrerbremswunsch Ansteuer­ signale für die elektromotorischen Bremsenstellern der ein­ zelnen Radbremsen gebildet. Im bevorzugten Ausführungsbei­ spiel erfolgt die Steuerung der Elektromotoren im Rahmen ei­ nes Bremsmomentenregelkreises. Dabei kann es auftreten, daß die quasistatisch erreichte Endzuspannkraft zur Bereitstel­ lung der vom Fahrer gewünschten Bremswirkung, zum Beispiel durch Überhitzung der Bremse, nicht ausreicht (Fading).

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen anzugeben, mit wel­ chen die quasistatisch erreichte Zuspannkraft einer elek­ trisch gesteuerten Bremsanlage erhöht werden kann.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Lösung erlaubt die Erhöhung der quasi­ statisch erreichten Endzuspannkraft einer elektrisch gesteu­ erten Radbremse. Dadurch wird die Bremswirkung deutlich ver­ bessert.

Besonders vorteilhaft ist, wenn die erfindungsgemäße Lösung nur in bestimmten Betriebssituationen, in denen die durch die im Rahmen einer normalen Regelung erreichten quasistati­ schen Endzuspannkraft zur Bereitstellung der vom Fahrer ge­ wünschten Bremswirkung nicht ausreicht (z. B. durch Fading). Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine Verbesserung der Bremswirkung erreicht und eine Bremswirkung bereitgestellt, die der vom Fahrer gewünschten Bremswirkung entspricht.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der erfindungsgemä­ ßen Lösung bei sogenannten Fading-Zuständen der Bremse.

Besonders vorteilhaft ist, daß zur Durchführung der erfin­ dungsgemäßen Lösung die Radbremse zunächst mit maximaler An­ steuersignalgröße in Löserichtung gelöst wird, bis die Zu­ spannkraft einen bestimmten Wert erreicht und dann mit maxi­ mal möglicher Ansteuersignalgröße in positiver Richtung er­ neut zugespannt wird.

Besonders vorteilhaft ist die Anwendung der erfindungsgemä­ ßen Lösung bei allen Typen elektrisch gesteuerter Bremsanla­ gen, d. h. bei elektromechanisch gesteuerten, bei elektrohy­ draulischen oder elektropneumatischen Bremsanlagen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschaltbild einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage am bevorzugten Ausführungsbeispiel einer elek­ tromechanischen Bremsanlage. In Fig. 2 ist ein Ausführungs­ beispiel der erfindungsgemäßen Lösung als Flußdiagramm dar­ gestellt, während in Fig. 3 anhand eines Zeitdiagramms die Wirkungsweise der in Fig. 2 dargestellten Lösung verdeut­ licht ist.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Übersichtsschaltbild einer Bremsanlage ei­ nes Fahrzeugs mit elektromotorischer Zuspannung am Beispiel einer Achse. Dabei ist mit 10 ein elektronisches Steuergerät dargestellt, welches über die Ausgangsleitungen 12 und 14 Elektromotoren 16 und 18 ansteuert. Die Elektromotoren sind dabei Teil von Bremsenstellern 20 bzw. 22, die über mechani­ sche Verbindungen 24 bzw. 26 auf die Bremseinrichtungen 28 bzw. 30 der Räder 32 bzw. 34 einwirken. Eine entsprechende Anordnung findet sich an den weiteren Achsen des Fahrzeugs. Bei den Ansteuersignalen handelt es sich in einem bevorzug­ ten Ausführungsbeispiel um pulsweitenmodulierte Signal für die beiden Bewegungsrichtungen, in anderen Ausführungsbei­ spielen um Signale mit zwischen zwei Maximalwerten veränder­ baren Strom- oder Spannungswerten. Ferner sind Kraft- oder Momentensensoren 40 bzw. 42 vorgesehen, deren Signale über die Leitungen 44 bzw. 46 der Steuereinheit 10 zugeführt wer­ den. Diese Kraftsensoren ermitteln die Abstützkräfte der Bremsensteller und ermitteln auf diese Weise ein Maß für die wirkenden Bremskräfte bzw. Bremsmomente. Dabei kann es sich um Sensoren handeln, die direkt die Abstützkräfte bzw. die wirkenden Momente erfassen, oder aus deren Signale man die entsprechenden Größen ggf. unter Berücksichtigung anderer Betriebsgrößen der Bremsanlage und/oder des Fahrzeugs ablei­ tet. Ferner sind in Fig. 1 Eingangsleitungen 48 bis 50 der Steuereinheit 10 dargestellt, die diese mit Meßeinrichtungen 52 bis 54 verbinden. Diese Meßeinrichtungen erfassen weitere Betriebsgrößen des Fahrzeugs bzw. der Bremsanlage wie Radge­ schwindigkeiten, die Drehzahl der Antriebseinheit des Fahr­ zeugs, etc., die für die Steuerung der Bremsanlage notwendig sind. Ferner ist eine Eingangsleitung 56 vorgesehen, welche die Steuereinheit 10 mit einer Meßeinrichtung 58 zur Erfas­ sung des Fahrerwunsches, insbesondere zur Erfassung der Aus­ lenkung und/oder der Betätigungskraft eines vom Fahrer betä­ tigbaren Bremspedals verbindet.

Die Steuereinheit 10 erfaßt über die Leitung 56 den Fahrer­ bremswunsch. Diesen setzt sie anhand von für jede Radbremse oder Gruppe von Radbremsen vorprogrammierten Kennfeldern in Sollwerte für die einzelnen Radbremsen um. Diese Sollwerte entsprechen je nach Ausführungsbeispiel den einzustellenden Bremsmomenten oder Bremskräften, die im Rahmen eines ent­ sprechenden Regelkreises durch Ansteuerung der Elektromoto­ ren der Radbremsen eingestellt werden. Die Zuordnung des Fahrerwunsches zu den Sollwerten ist dabei in einem vorteil­ haften Ausführungsbeispiel abhängig von Parametern wie Achs­ lasten, Bremsbelagverschleiß, Bremsentemperatur, etc., deren Größen über die Leitungen 48 bis 50 der Steuereinheit 10 zu­ geführt werden. Ferner führt die Steuereinheit 10 im Rahmen von Sonderbremszuständen die an sich bekannten Antiblockier­ regelfunktionen bzw. Antriebsschlupfregelfunktionen auf der Basis der zugeführten Radgeschwindigkeiten durch.

Bei einer derartigen Bremsanlage kann es in einigen Be­ triebszuständen, beispielsweise durch Überhitzung der Brem­ sanlage, oder durch andere Einflüsse vorkommen, daß die vom Fahrer gewünschte Bremswirkung nicht erreicht wird bzw. eine bereits erreicht Bremswirkung nachläßt (Fading). Dies führt im gezeigten Ausführungsbeispiel dazu, daß der Regler die Ansteuersignalgröße erhöht, bis deren Maximalwert erreicht ist, ohne das sich die quasistatisch erreichte Endzuspann­ kraft an den Radbremsen bzw. das entsprechende Bremsmoment den vom Fahrer gewünschten Wert erreicht. Wird ein derarti­ ger Betriebszustand erkannt, wird gemäß der erfindungsgemä­ ßen Lösung durch kurzzeitiges Lösen der Bremsen und erneutes Zuspannen der Bremsen die quasi stationäre Endzuspannkraft erhöht. Auf diese Weise können höhere Bremskräfte erreicht werden und der Fahrerbremswunsch auch unter widrigen Umstän­ den erfüllt werden. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird eine maximale Ansteuersignalgröße in lösender Richtung aus­ gegeben (z. B. -12 V) bis die Bremskraft bzw. das Bremsmoment einen vorgegebenen Grenzwert erreicht hat (z. B. 1 kN). Ist dieser Grenzwert erreicht, erfolgt ein erneutes Zuspannen der Bremse mit maximaler positiver Ansteuersignalgröße in Zuspannrichtung (z. B. +12 V). Infolgedessen erhöht sich die quasi statisch erreichte Endzuspannkraft, die dann im Rahmen der Regelung ggf. zur Einstellung des Fahrerbremswunsches erniedrigt wird. Die Größen für die Ansteuersignalgröße und die für die Ansteuerumkehr zu erreichende Bremskraft bzw. Bremsmoment ist mit Blick auf die Zeitdauer zwischen dem Verlassen der Endzuspannkraft und zum Erreichen der erhöhten Endzuspannkraft zu optimieren. In einigen Ausführungsbei­ spielen können sich andere Werte, z. B. kleinere Ansteuersi­ gnalgröße, als geeignet erweisen.

Neben der Anwendung auf elektromotorische Bremsanlagen wird die erfindungsgemäße Lösung mit den angegebenen Vorteilen auf alle anderen elektrisch gesteuerten Bremsanlagen ange­ wendet. Dies gilt insbesondere für elektrohydraulische oder elektropneumatische Bremsanlagen, bei welchem durch Ventile über Druckmittel die Zuspannkraft der Radbremse erzeugt wird. Auch bei diesen Bremsanlagen kann es zu Betriebssitua­ tionen kommen, in denen die gewünschte Bremswirkung nicht erreicht wird. Auch hier wird dann durch entsprechende Ven­ tilansteuerung die Bremse zunächst gelöst und dann erneut zugespannt. Dabei werden ebenso Ansteuersignalgrößen verwen­ det, die die Zeitdauer zwischen Verlassen und wieder Errei­ chen der Endzuspannkraft minimieren. Besonders vorteilhaft ist, eine Daueransteuerung der Ventile für den Druckabbau und den Druckaufbau bereitzustellen.

Eine bevorzugte Realisierung der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, daß im Mikrocomputer der Steuereinheit ein entsprechendes Programm implementiert ist. Ein solches Pro­ gramm ist als Flußdiagramm in Fig. 2 am Beispiel einer be­ vorzugten Ausführungsform erläutert. Das dort dargestellte Programm wird in vorgegebenen Zeitintervallen während eines Bremsvorgangs, d. h. während eines betätigten Bremspedals, durchlaufen.

Im ersten Schritt 100 wird überprüft, ob ein Betriebszustand erreicht ist, in dem eine Erhöhung der quasi statischen End­ zuspannkraft notwendig ist. Für diesen Schritt stehen dem Fachmann verschiedene Möglichkeiten zur Lösung zur Verfü­ gung. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die nachlassende Bremswirkung daran erkannt, daß, obwohl der entsprechende Bremsmomenten- oder Bremskraftregler mit sei­ nem Ausgangssignal am Anschlag ist, d. h. einen Extremwert einnimmt, ohne daß die Regelabweichung zwischen Soll- und Istwert ausgeglichen wurde. In anderen Ausführungsbeispielen wird der Betriebszustand erkannt, in dem die tatsächlich vorhandene Bremswirkung, z. B. Verzögerung, mit der vom Fah­ rer vorgegeben verglichen wird.

Liegt ein solcher Betriebszustand nicht vor, wird gemäß Schritt 102 die normale Bremsensteuerung, d. h. die normale Regelung des Bremsmomentes, der Bremskraft oder eines ande­ ren zu regelnden Parameters durchgeführt und das Programm beendet. Hat Schritt 100 ergeben, daß der Betriebszustand zum Erhöhen der quasi statischen Endzuspannkraft vorliegt, wird gemäß Schritt 104 die Ansteuersignalgröße auf einen vorgegebenen, die Bremse lösenden Wert gesetzt. In einem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel ist diese Ansteuersignalgröße die negative Maximalgröße, die zu einem möglichst schnellen Lösen der Bremse führt. In anderen Ausführungsbeispielen ist diese Ansteuersignalgröße auf einen anderen Wert festgelegt, der sich aus der Optimierung des Löse- und Wiederzuspannvor­ gangs ergeben hat. Im darauffolgenden Schritt 106 wird über­ prüft, ob ein vorbestimmter Kraft- oder Momentenwert F0 er­ reicht ist. Dieser Wert kann 0 oder ein anderer Wert im Be­ reich der gelösten Radbremse sein. Ist dies nicht der Fall, wird weiterhin Schritt 104 durchgeführt. Ist der entspre­ chende Bremskraft- bzw. Bremsmomentenwert erreicht, wird die Ansteuersignalgröße gemäß Schritt 108 auf einen vorgegebe­ nen, zuspannenden Wert gesetzt. Im bevorzugten Ausführungs­ beispiel wird hier die positive, zuspannende maximale An­ steuersignalgröße ausgegeben. Dies erfolgt solange, bis die quasi stationäre Endzuspannkraft wieder erreicht ist, sich die Kraft bzw. das Bremsmoment nicht mehr ändert. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitpunkt mit Schritt 100 wieder begonnen.

Auch bei der maximal positiven Ansteuersignalgröße gemäß Schritt 100 können je nach Ausführungsbeispiel andere Werte gewählt werden, die zu einer Erhöhung der Endzuspannkraft beitragen.

In Fig. 3 ist ein Zeitdiagramm zur Verdeutlichung der Wir­ kungsweise der anhand in Fig. 2 dargestellten Ausführungs­ form gezeichnet. Dabei ist der Zeitverlauf der Bremskraft F bzw. des Bremsmomentes sowie der zeitliche Verlauf der An­ steuersignalgröße U aufgetragen. Das System befindet sich in einer quasi statischen Endzuspannphase, d. h. eine Änderung der Bremskraft tritt trotz maximal zuspannender Ansteuersi­ gnalgröße U nicht mehr ein. In diesem Betriebszustand seien die Voraussetzungen zur Erhöhung der Endzuspannkraft er­ füllt. Daher wird zum Zeitpunkt T0 die Ansteuersignalgröße U auf ihren negativen, lösenden Maximalwert gesetzt. Dies führt zu einer schnellen Reduzierung der Bremskraft (des Bremsmoments), die zum Zeitpunkt T1 den Schwellenwert F0 er­ reicht. Dies führt dazu, daß die Ansteuersignalgröße U wie­ der auf ihren maximalen Wert UMAX erhöht wird. Entsprechend erfolgt eine Zunahme der Bremskraft, da die Radbremse wieder zugespannt wird. Zum Zeitpunkt T2 ist eine neue quasi sta­ tionäre Endzuspannkraft F2 erreicht, die höher als die Aus­ gangsendzuspannkraft F1 ist. Eine Erhöhung der quasi statio­ nären Endzuspannkraft hat als stattgefunden. In einem Aus­ führungsbeispiel wurden als Werte für die Ansteuersignalgrö­ ße +12 V für UMAX und -12 V für -UMAX gewählt. Dies führt im gezeigten Ausführungsbeispiel zu einer Erhöhung der Brems­ kraft um ca. 4 kN, wobei F1 21,7 kN und F2 25,7 kN sind. Der Schwellenwert F0 wurde mit 1 kN gewählt. Die Zeit vom Ver­ lassen der quasi stationären Endzuspannkraft bis zum Errei­ chen der neuen Endzuspannkraft betrug in dem gezeigten Aus­ führungsbeispiel 380 ms. Eine Beeinträchtigung der Bremswir­ kung ist damit nicht verbunden.

Claims (7)

1. Verfahren zur Steuerung einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage, wobei zum Zuspannen und Lösen wenigstens einer Radbremse ein elektrisches Ansteuersignal ausge­ geben wird, welches einen der Radbremse zugeordneten Bremsensteller in zuspannender oder lösender Richtung betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens ei­ nem Betriebszustand, in dem eine Erhöhung der quasista­ tischen Bremswirkung gewünscht ist, bei betätigter Rad­ bremse eine Ansteuersignalgröße gebildet wird, die die Radbremse zunächst löst und dann erneut zuspannt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser Betriebszustand ein Betriebszustand ist, in dem die Bremswirkung an der Radbremse der vom Fahrer vorge­ gebenen nicht entspricht.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß das Lösen der Bremse bei Er­ reichen eines quasi statischen Endzustands vorgenommen wird, bei Erreichen einer vorbestimmten Bremswirkung die Bremse wieder zugespannt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zum Lösen der Bremse eine vorgegebene Ansteuersignalgröße, insbesondere ein nega­ tiver Maximalwert, ausgegeben wird, beim Zuspannen der Bremse, eine positive, zuspannende Ansteuersignalgröße, vorzugsweise deren Maximalwert ausgegeben wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Bremswirkung auf der Ba­ sis von Bremskräften oder Bremsmomenten erfaßt wird, und das Kriterium zum erneuten Zuspannen der Radbremse das Unterschreiten eines vorbestimmten Bremskraft- oder Bremsmomentenwerts ist.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Bremsensteller einen Elektromotor umfaßt, welcher die Zuspannkraft für die Radbremse aufbringt.

7. Vorrichtung zur Steuerung einer elektrisch gesteuerten Bremsanlage, mit einer Steuereinheit, welche Ansteuer­ signale bildet und an wenigstens einen Bremsensteller einer Radbremse ausgibt, wobei der Bremsensteller in Abhängigkeit der Ansteuersignalgröße in die Radbremse lösender oder zuspannender Richtung betätigt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit Erkennungs­ mittel umfaßt, welche wenigstens einen Betriebszustand erkennen, in dem eine Erhöhung der quasistatischen Bremswirkung gewünscht ist, die Steuereinheit ferner Steuermittel umfaßt, welche bei Vorliegen dieses wenig­ stens einen Betriebszustandes eine Ansteuersignalgröße bilden, die zunächst die Bremse löst und dann wieder zuspannt.