DE19857535A1

DE19857535A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19857535A1
Application number: DE1998157535
Authority: DE
Inventors: Matthias Horn; Hans Veil; Stefan Hummel
Original assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Current assignee: Knorr Bremse Systeme fuer Nutzfahrzeuge GmbH; Knorr Bremse Systeme fuer Schienenfahrzeuge GmbH
Priority date: 1998-12-14
Filing date: 1998-12-14
Publication date: 2000-06-15
Anticipated expiration: 2018-12-15
Also published as: DE19857535B4

Abstract

Es werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs vorgeschlagen. Dabei wird eine die Bremswirkung einer Dauerbremse repräsentierenden Größe bei der Steuerung des Fahrzeugs berücksichtigt. Diese Größe wird während eines Bremsvorgangs, der nur unter der Wirkung der Dauerbremse steht, auf der Basis der Fahrzeugverzögerung angepaßt.

Description

Stand der Technik

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

Ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs ist beispielsweise aus der DE-A 196 48 936 be kannt. Dort wird der Bremsvorgang des Fahrzeugs gesteuert, wobei zur Steuerung des Bremsvorgangs Schätzwerte verwendet werden für verschiedene Parameter der Bremsanlage des Fahr zeugs, insbesondere der Bremsanlagen verschiedener Fahr zeugteile eines Wagenzuges. Grundlage der Bestimmung dieser Parameter ist dabei das Kräftegleichgewicht am Fahrzeug in Längsrichtung während des Bremsvorgangs. Insbesondere bei Nutzfahrzeugen werden zunehmend Retarder eingesetzt, die ein von der Betätigung der Betriebsbremsanlage des Fahr zeugs unabhängiges Dauerbremsmoment erzeugen. Bei der Be stimmung des Kräftegleichgewichts des Fahrzeugs ist die Kenntnis des vom Retarder ausgeübten Bremsmoments bzw. die vom Retarder erzeugte Verzögerung des Fahrzeugs wesentlich.

Aus der DE-A 196 04 391 die Steuerung einer Bremsanlage ei nes Fahrzeugs bekannt, bei welcher bei der Steuerung der Betriebsbremse des Fahrzeugs das tatsächliche Bremsverhal ten der Dauerbremse berücksichtigt wird. Hier wird von der Steuereinheit zur Steuerung des Retarders das Ist- Bremsmoment des Retarders ermittelt und der Steuerung der Bremsanlage zugeführt. Eine geeignete Weise zur Ermittlung des Retarder-Bremsmoments wird nicht angegeben.

Es ist Aufgabe der Erfindung, Maßnahmen zur Ermittlung des Bremsmoments einer Dauerbremse bzw. der durch diese Dauer bremse erreichten Verzögerung eines Fahrzeugs anzugeben.

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

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Vorgehensweise erlaubt die Abschätzung des von einer Dauerbremse ausgehenden Bremsmoments bzw. der durch eine Dauerbremse erreichten Verzögerung. Von besonde rem Vorteil ist, daß diese Vorgehensweise auch dann anwend bar ist, wenn im Fahrzeug eine Dauerbremsensteuerung einge setzt wird, bei der nur die Bedienhebelstellung (z. B. dis krete Bedienhebelstellungen) und nicht das tatsächlich wir kenden Bremsmoment als Information zur Verfügung steht.

Von besonderem Vorteil ist, daß die abgeschätzte Verzöge rung der Dauerbremse bzw. das abgeschätzte Bremsmoment der Dauerbremse oder die abgeschätzte Bremskraft der Dauerbrem se bei der Bestimmung von Bremsenparametern in Verbindung mit dem Kräftegleichgewicht am Fahrzeug in Längsrichtung und/oder bei der Steuerung der Betriebsbremse des Fahrzeugs berücksichtigt wird. Die Parameterbestimmungen bzw. die Steuerung der Betriebsbremse werden durch die Kenntnis der Dauerbremskraft genauer.

Von besonderem Vorteil ist, daß keine das Betriebsverhalten des Retarders beschreibende Meßgrößen zur Ermittlung der Verzögerung bzw. der Bremskraft benötigt werden, sondern lediglich der Betätigungsgrad, der beispielsweise aus der Bedienhebelstellung der Dauerbremse abgeleitet werden kann, zur Verfügung stehen muß. Auf diese Weise wird eine einfa che, wirkungsvolle Bestimmung der Verzögerung, Bremskraft oder des Bremsmoments erreicht.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen näher erläutert. Fig. 1 zeigt dabei ein Übersichtsschaltbild der Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs mit Betriebsbremse und Dauer bremse. In Fig. 2 schließlich ist die erfindungsgemäße Vorgehensweise in einer bevorzugten Ausführungsform eines Rechnerprogramms des Mikrocomputers der Steuereinheit für die Bremsanlage des Fahrzeugs als Flußdiagramm skizziert.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Steuersystems zur Steuerung einer mit einer Betriebsbremse und einer Dauer bremse (Retarder) ausgerüsteten Bremsanlage eines Fahr zeugs. Dabei ist eine erste Steuereinheit 10 zur Steuerung der Betriebsbremse und eine zweite Steuereinheit 12 zur Steuerung des Retarders 14 vorgesehen. Der Steuereinheit 10 werden dabei über eine Eingangsleitung 16 von einer Meßein richtung 18 zur Erfassung der Betätigung des Bremspedals 20 Betätigungssignale zugeführt. Ferner werden der Steuerein heit 10 über Eingangsleitungen 22 bis 24 von Meßeinrichtun gen 26 bis 28 Betriebsgrößen der Bremsanlage bzw. des Fahr zeugs zugeführt. Derartige Betriebsgrößen sind beispiels weise ein oder mehrere Achslastsignale, Fahrzeuggeschwin digkeitssignale, etc. Die Steuereinheit 10 ist über eine Kommunikationsleitung 30, beispielsweise einen CAN-Bus, mit einer oder mehreren Steuereinheiten 32 zur Steuerung der Bremsen 34, 36, 38 und 40 der Räder des Fahrzeugs verbun den. Dieser oder diesen Steuereinheiten werden über Ein gangsleitungen 42 bis 44 von Meßeinrichtungen 46 bis 48 Be triebsgrößen der Bremsen, wie Radgeschwindigkeiten, Brems belagverschleißwerte, etc. zugeführt. Die Steuereinheit 10 ist ferner über eine weitere Kommunikationsleitung 52, die ebenfalls Teil des CAN-Bussystems des Fahrzeugs sein kann, mit der Steuereinheit 12 zur Steuerung des Retarders 14 verbunden. Der Retardersteuereinheit werden über Eingangs leitungen 54 bis 56 von Meßeinrichtungen 58 bis 60 die zur Retardersteuerung notwendigen Betriebsgrößen eingelesen. Derartige Betriebsgrößen sind beispielsweise die Stellung eines den Retarder steuernden Bedienhebels, die Retarder temperatur, die Retarderdrehzahl, bei hydrodynamischen Re tardern Drucksignale, etc. Über die Ausgangsleitung 62 steuert die Steuereinheit 12 den Retarder 14, der im Regel fall nur auf eine Achse des Fahrzeugs, vorzugsweise die Hinterachse, wirkt. Über das Kommunikationssystem 52 wird von der Retardersteuereinheit zur Bremsensteuereinheit we nigstens die Stellung des Bedienhebels übermittelt. Diese Größe kann jedoch auch direkt erfaßt werden, so daß die Verbindung 52 entfällt.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird in der Steu ereinheit 10 auf der Basis des Betätigungssignals bzw. des daraus abgeleiteten Bremswunsches und unter Berücksichti gung von weiteren Betriebsgrößen wie beispielsweise der Achslast des Fahrzeugs nach vorgegebenen Kennlinien bzw. Kennfeldern Einstellsollwerte für die Radbremsen gebildet. Diese Werte stellen in einem bevorzugten Ausführungsbei spiel einer elektropneumatischen Bremsanlage Sollbremsdrüc ke für die Radbremsen dar. In anderen Ausführungsbeispielen werden anstelle der Solldrücke Sollbremsmomente, -bremskräfte, -bremsleistungen, -radgeschwindigkeiten, -radschlüpfe, Sollverzögerungswerte, etc., gebildet.

Die über die Kommunikationsverbindung 30 der oder den Steu ereinheiten für die Radbremsen zugesandten Solleinstellwer te werden von diesen beispielsweise im Rahmen von Regel kreisen (bei Solldrücken Druckregelkreise) eingeregelt.

Aus dem eingangs genannten Stand der Technik sind verschie dene Vorgehensweisen zur Verbesserung des Bremsverhaltens eines Fahrzeugs bekannt, wobei die Verzögerung durch die Dauerbremse bzw. die von dieser erzeugten Bremskraft bzw. das Bremsmoment berücksichtigt wird. Zum einen werden auf der Basis des Kräftegleichgewichts in Längsrichtung bei ei nem Wagenzug verschiedene Parameter der Bremsanlage abge schätzt und auf diese Weise das Bremsverhalten des Fahr zeugs verbessert, in dem diese Parameter bei der Steuerung der einzelnen Radbremsen berücksichtigt werden. Ferner sind Lösungen bekannt, welche den Bremswunsch des Fahrers durch Dauerbremse und Betriebsbremse realisieren. Bei allen die sen Lösungen ist die Kenntnis des tatsächlichen Bremsmo ments bzw. der tatsächlichen Bremskraft der Dauerbremse oder der von der Dauerbremse erzeugen Verzögerung des Fahr zeugs wesentlich, um zufriedenstellende Ergebnisse zu er reichen. Besonders schwierig ist die Feststellung dieser Größe, wenn nur eine ungefähre Information über die Betäti gung der Dauerbremse vorliegt, d. h. wenn nur die Bedienhe belstellung und nicht das tatsächlich wirkenden Bremsmoment als Information zur Verfügung steht. In einem Ausführungs beispiel wird z. B. ein Retarder eingesetzt, dessen Bedien hebel nur in eine vorgegebene Anzahl von Stellungen (0, 1/4 Bremswirkung, 1/2 Bremswirkung, 3/4 Bremswirkung, volle Bremswirkung) einstellbar ist. In anderen Ausführungen ist ein stetiges Bedienhebelstellungssignal vorhanden.

Zur Ermittlung der Verzögerung der Dauerbremse bzw. der Bremskraft oder des Bremsmoments der Dauerbremse wird aus gehend vom Kräftegleichgewicht in Längsrichtung für das Fahrzeug folgender Weg beschritten. Für das Kräftegleichge wicht in Längsrichtung für das gesamte Fahrzeug gilt bei Fahrzeugen mit Anhänger bzw. Auflieger:

m . z . g - Fret = c1 . (p1-pa1) + c2 . (p2-pa2) + c3 . (p3-pa3)

wobei m die Fahrzeugmasse, z die Gesamtverzögerung des Fahrzeugs, g die Erdbeschleunigung, Fret die Retarderbrems kraft, c1 bis c3 Bremsenkennwerte der Radbremsen von Fahr zeugsachsen (im Beispiel 2 des Zugfahrzeugs und die als ei ne angenommene Achsen des Anhängers bzw. Aufliegers), p1 bis p3 die entsprechenden Bremsdrücke und pa1 bis pa3 die entsprechenden Anlegedrücke darstellen.

Diese Gleichung kann wie folgt umgeformt werden:

m . (z-zret) . g = c1 . (p1-pa1) + c2 . (p2-pa2) + c3 . (p3-pa3)

Sollen z. B. aus dieser Gleichung die Parameter c1 bis c3 und/oder pa1 bis pa3 der Betriebsbremse des Fahrzeugs be stimmt werden, dann muß zuerst die vom Retarder verursachte Verzögerung zret bekannt sein. Die durch die Dauerbremse verursachte Verzögerung zret wird bei Bremsungen, in denen nur die Dauerbremse aktiv ist und die Betriebsbremse nicht betätigt ist, ermittelt. Dazu wird von folgendem Ansatz ausgegangen:

zret = Mretsoll . kret

wobei Mretsoll der Betätigungsgrad der Dauerbremse, d. h. ein der Stellung des Bedienhebels zugeordnetes Bremsmoment und der Faktor kret einen veränderlichen Faktor zur Errech nung der tatsächlichen Verzögerung durch die Dauerbremse darstellt.

Die errechnete Verzögerung Zret wird nun während eines Bremsvorgangs nur auf der Basis der Dauerbremse mit der tatsächlichen, auf der Basis von Radgeschwindigkeiten ge messenen Verzögerung des Fahrzeugs verglichen. Ergibt sich eine Abweichung zwischen den beiden Werten, wird der Faktor kret erhöht oder verringert. Die Erhöhung oder Verringerung kann dabei mittels eines Festwertes erfolgen oder abhängig von der Größe der Abweichung zwischen errechnetem und ge messenem Wert sein. Auf diese Weise wird die durch die Dau erbremse verursachte Verzögerung des Fahrzeugs für jede Be tätigungsstufe der Dauerbremse ausgehend von einem vorgege benen Festwert abgeschätzt und somit die Berechnungen, bei denen die Dauerbremswirkung eine Rolle spielt, verbessert. Aus der Verzögerung werden dann bei Kenntnis der Fahrzeug masse die Bremskraft der Dauerbremse und/oder das Bremsmo ment der Dauerbremse abgeleitet. In einem Ausführungsbei spiel wird der korrigierte Wert von kret für die entspre chende Betätigungsstufe auch für nachfolgende Fahrzyklen gespeichert. Dieser Wert bildet dann den Ausgangspunkt ei ner neuerlichen Verzögerungsberechnung.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Retarderbrems wirkung mittels eines Programms des Mikrocomputers der Steuereinheit der Radbremsen des Fahrzeugs ermittelt. In Fig. 2 ist anhand eines Beispiels ein solches Programm als Flußdiagramm dargestellt.

Das Programm wird während eines Bremsvorgangs, der nur un ter der Wirkung der Dauerbremse steht, in vorgegebenen Zei tintervallen eingeleitet. Nach Start des Programmteils wird im ersten Schritt 100 der Betätigungsgrad der Dauerbremse Mretsoll, der entsprechend der Stellung des Bedienelements als Festwert vorgegeben ist, eingelesen. Daraufhin wird im Schritt 102 die tatsächliche Verzögerung des Fahrzeugs auf der Basis der Radgeschwindigkeitssignale errechnet. Dies erfolgt beispielsweise durch Vergleich der auf der Basis der Radgeschwindigkeitssignale ermittelten Fahrzeugge schwindigkeit mit einem vorherigen Wert. Daraufhin wird ge mäß Schritt 104 auf der Basis des gespeicherten Faktors kret die Verzögerung der Dauerbremse zret gemäß der obigen Gleichung berechnet. Im darauffolgenden Schritt 106 wird überprüft, ob die berechnete Größe zret größer als die ge messene Verzögerung z des Fahrzeugs ist. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 108 der Faktor kret verringert. Andern falls wird gemäß Schritt 110 überprüft, ob die berechnete Verzögerung zret kleiner als die gemessene Verzögerung ist. Ist dies der Fall, wird gemäß Schritt 112 kret erhöht, an dernfalls wird keine Änderung an kret vorgenommen. Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitintervall wiederholt, solange die Dauerbremse allein wirkt.

Parallel zu dem in Fig. 2 dargestellten Programm wird ständig überprüft, ob die Betriebsbremse aktiviert wird. Ist dies der Fall, wird das Programm sofort ohne Korrektur des Faktors kret abgebrochen.

Für Berechnungen in Bremsvorgängen unter Wirkung der Dauer bremse und der Betriebsbremse wird die auf der Basis der ermittelten Werten für kret berechnete Verzögerung bzw. daraus abgeleitete Größen ausgewertet.

Im bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Fahrzeug ein Wa genzug bestehend aus wenigstens zwei Teilfahrzeugen. Die Bestimmung der Dauerbremswirkung wird dabei ausschließlich im ersten Teilfahrzeug durchgeführt.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung eines Fahrzeugs, wobei eine die Bremswirkung einer Dauerbremse repräsentierende Größe ausgewertet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bremswirkung der Dauerbremse repräsentierende Größe wäh rend eines Bremsvorgangs, der nur unter der Wirkung der Dauerbremse steht, auf der Basis der Fahrzeugverzögerung angepaßt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung auf der Basis einer errechneten Verzöge rung und der gemessenen Verzögerung des Fahrzeugs er folgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß aus dem Betätigungsgrad der Dauerbremse und einem veränderlichen Faktor die durch die Dauerbremse verursachte Verzögerung errechnet wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß ein veränderlicher Faktor zur Bestimmung der berechneten Verzögerung verändert wird, wenn die auf der Basis dieses Faktors berechnete Verzö gerung von der gemessenen Verzögerung abweicht.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der veränderliche Faktor in fest vorgegebenen Schritten verändert wird oder abhängig von der Größe der Abwei chung zwischen berechneter und gemessener Verzögerung verändert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß das Fahrzeug ein Wagenzug be stehend aus wenigstens zwei Teilfahrzeugen ist und die Bestimmung der Dauerbremswirkung im ersten Teilfahrzeug durchgeführt wird.

7. Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs, mit wenig stens einer Steuereinheit, die wenigstens einen Mikro computer aufweist, welcher Steuersignale zur Steuerung des Fahrzeugs erzeugt, der bei der Bestimmung der Steu ersignale eine die Bremswirkung einer Dauerbremse reprä sentierende Größe berücksichtigt, dadurch gekennzeich net, daß der Mikrocomputer Bestimmungsmittel umfaßt, welche während eines Bremsvorgangs, der nur unter Wir kung der Dauerbremse steht, diese Größe auf der Basis der Fahrzeugverzögerung anpassen.