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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Bremsassistent-Systems.
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Zur Realisierung eines möglichst kurzen Bremsweges von Kraftfahrzeugen in Notbremssituationen ist es notwendig, den Bremsdruck gegenüber einer durch den Fahrzeugführer veranlaßten Pedalkraft zu überhöhen. Da Untersuchungen ergeben haben, daß Normalfahrer in Notbremssituationen den erforderlichen Vordruck oft nicht oder nur verzögert über das Bremspedal einsteuern können, wurden sogenannte Bremsassistent-Systeme entwickelt, welche den Bremsdruck selbsttätig über das vom Fahrer vorgegebene Niveau erhöhen. Die Auslösung der Bremsassistent-Systeme beruht dabei auf der direkten oder indirekten Beobachtungsgeschwindigkeit des Bremspedals.
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Prinzipiell sind mehrere unterschiedliche Systeme bekannt. Dabei wird bei einem ersten der Bremsdruck durch eine Fremdansteuerung des pneumatischen Bremskraftverstärkers erhöht. Beim zweiten System erfolgt die aktive Druckerhöhung durch geeignete Ansteuerung der ABS/ESP-Hydraulik mittels der elektrischen Rückförderpumpe. Ferner sind auch weitere Bremsassistent-Systeme bekannt, welche alle durch die Erfindung weitergebildet werden. Lediglich als Beispiel wird auf sogenannte mechanische oder mechanisch elektrische Bremsassistenten hingewiesen.
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Ein Verfahren zur Verkürzung des Bremsweges in kritischen Fahrsituationen ist in der deutschen Patentschrift
DE 40 28 290 C1 offenbart. Bei dem in dieser Druckschrift offenbarten Verfahren ist das Überschreiten eines ersten Schwellenwertes durch die vom Fahrzeugführer veranlaßte Betätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals das Kriterium für das Auslösen eines automatischen Bremsvorganges, wobei unmittelbar nach der Auslösung des automatischen Bremsvorganges ein derartiger Bremsdruck aufgebaut wird, der dem Wert des Bremsdruckes mit optimaler Verzögerung des Fahrzeuges entspricht. Um zu gewährleisten, daß der überhöhte Bremsdruck rechtzeitig abgebaut wird, wenn die Notwendigkeit eines automatischen Bremsvorganges beseitigt ist, wird gemäß der Lehre dieser Druckschrift überprüft, ob die Betätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals kleiner als ein vorgegebener Schwellenwert ist, d. h., ob der Fahrzeugführer die Stärke des Bremsvorganges reduzieren will und somit nur einen Bremsvorgang mit einer geringeren Bremskraft erforderlich ist.
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Es sind also Bremsassistent-Systeme bekannt, die drei Betriebsarten aufweisen. In der ersten Betriebsart, welche auch als Zustand der Passivität bezeichnet werden kann, ist das Bremsassistent-System nicht betätigt bzw. greift nicht ein. Sobald – wie oben bereits erläutert – eine Notbremssituation erkannt wurde, wird in die zweite Betriebsart gewechselt, welche die eigentliche Bremsassistenten-Funktion beinhaltet. Dabei wird ein voller Bremskraftaufbau mittels Rückförderpumpe und durch geeignete Ventilansteuerung erzeugt. Sobald eine signifikante Rücknahme der vom Fahrer eingesteuerten Pedalkraft abgefühlt wird, wird von der zweiten in eine dritte Betriebsart, die auch als Dosiermodus oder Moduliermodus bezeichnet werden kann, gewechselt. In der dritten Betriebsart wird die Bremskraft abhängig von der Pedalkraft moduliert. Dabei wird nach Ende der Maximalansteuerung die Druckerhöhung in Abhängigkeit von dem ermittelten Fahrerwunsch schrittweise zurückgenommen oder auch wieder erhöht, um auf diese Weise einen komfortableren Übergang zwischen der maximalen Unterstützung während der Notbremssituation und dem konventionellen Bremsverhalten im Passiv-Modus zu erreichen. In der Dosierphase wird der Radbremsdruck gegenüber dem vom Fahrer eingesteuerten Druck überhöht, und zwar insbesondere durch eine zeitabhängige Multiplikationsfunktion oder dergleichen. Ferner sei bemerkt, daß die dritte Betriebsart einem sogenannten ”brake-by-wire”-Modus ähnlich ist.
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Aus der
DE 195 01 760 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Bremsassistent-Systems bekannt, welches eine erste Betriebsart, in welcher das Bremsassistent-System nicht betätigt ist, eine zweite Betriebsart, in welcher nach dem Erkennen einer Notbremssituation ein Druckaufbau von Radbremsen erzeugt wird, und eine dritte Betriebsart, welche zum Übergang von der zweiten in die erste Betriebsart vorgesehen ist, aufweist, wobei vor dem Einleiten der dritten Betriebsart der Hauptzylinder-Druck (p
THZ) abgefühlt wird und abhängig von dem Wert des Hauptzylinder-Drucks (p
THZ) die dritte Betriebsart eingeleitet wird oder nicht, wobei der Hauptzylinder-Druck (p
THZ) mit einem ersten vorgegebenen Schwellenwert (p
S1) verglichen wird.
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Ferner ist es aus der
DE 4329140 C1 bekannt, dass durch eine gepulste Ansteuerung eines Einlassventils der linken Vorderradbremse der Bremsdruck-Aufbau in derselben definiert beeinflusst werden kann. Die
JP 10-181575 A offenbart hingegen, dass der Druckaufbau durch herkömmliches paarweises Öffnen und Schließen der Ventile zu erfolgen hat.
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Der Stand der Technik weist nun Nachteile der Technik dahingehend auf, daß bei dem bekannten Verfahren, insbesondere dann, wenn der Fahrer bei einer Auslösung des Bremsassistent-Systems die Auslöseschwelle(n) nur knapp erreicht, der Fall eintreten kann, daß bei einer Rücknahme der Pedalkraft ein sehr geringer Hauptzylinder-Druck einem sehr hohen Blockierdruck gegenübersteht. Dieser Zustand ist aus Sicherheitsgründen bedenklich, da der erforderliche hohe Verstärkungsfaktor zu einem, für den Fahrer kaum nachvollziehbaren Verhalten des Bremssystems führt. Dabei führen insbesondere während eines Dosiermodus widrigerweise leichte Veränderungen der Pedalkraft zu starken Schwankungen in der Fahrzeugverzögerung.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, und insbesondere ein Verfahren zum Betrieb eines Bremsassistent-Systems anzugeben, welches besonders sicher und bedienungsfreundlich ist.
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Die erfindungsgemäße Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Erfindungsgemäß wird vor dem Einleiten der dritten Betriebsart der Hauptzylinder-Druck abgefühlt und damit eine mögliche Gefahrenquelle beim Beenden eines automatischen Bremsassistenten erkannt.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß erfindungsgemäß bei erkannter Druckdifferenz zwischen Hauptzylinder-Druck und Radbremsdruck die Dosierphase, welche aufgrund der inhärenten Überhöhung gerade in einem solchen Betriebszustand der Bremsanlage sicherheitskritisch ist, überhaupt nicht oder, nach Durchführung einer geeigneten Systemänderung, nur verzögert eingeleitet wird. Insbesondere wird abhängig von dem Wert des Hauptzylinder-Drucks die dritte Betriebsart eingeleitet oder nicht, da bei zu geringem Hauptzylinder-Druck das Einleiten der Dosierphase besonders kritisch ist.
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Dabei wird der Hauptzylinder-Druck mit einem ersten vorgegebenen Schwellenwert verglichen und, falls der Hauptzylinder-Druck kleiner als der vorgegebene erste Schwellenwert ist, fremdgesteuert erhöht. Durch die aktive Erhöhung des Hauptzylinder-Drucks bzw. der Pedalkraft wird der ansonsten sehr niedrige Hauptzylinder-Druck, welcher in der Praxis z. B. 12 bar, beträgt, dem hohen Blockierdruck der Radbremsen angepaßt bzw. diesem angenähert. Für den Fahrer ergibt sich somit ein natürlicheres Ansprechverhalten. Ferner ist unter Umständen die Erhöhung eine geeignete Systemänderung im oben genannten Sinne.
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Die Erhöhung des Hauptzylinder-Drucks erfolgt durch öffnen wenigstens eines Trennventils. Dabei ist insbesondere ein getaktetes öffnen bevorzugt. Die aus den Radbremsen in den Hauptzylinder zurückströmende Bremsflüssigkeit führt dort, zumindest kurzzeitig, zu dem erwünschten Druckanstieg.
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Bevorzugt wird der Hauptzylinder-Druck über einen vorgegebenen Zeitraum erhöht. Ein derartiger vorgegebener Zeitraum stellt somit einen Kompromiß dar zwischen einer unmittelbaren, aber sicherheitstechnisch bedenklichen Einleitung der Dosierphase, und dem generellen Verzicht der an sich komfortablen Dosierphase, dar.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird nach der Erhöhung des Hauptzylinder-Drucks über den vorgegebenen Zeitraum der Hauptzylinder-Druck mit einem zweiten vorgegebenen Schwellenwert verglichen. Jetzt kann der Erfolg der Pedalkrafterhöhungsmaßnahme überprüft werden. Je nach dem Ergebnis des Vergleichs wird in die dritte oder in die erste Betriebsart übergegangen. Dabei ist bevorzugt, daß die dritte Betriebsart eingeleitet wird, falls der Hauptzylinder-Druck größer als der zweite vorgegebene Schwellenwert ist. Es wurde in diesem Fall der Hauptzylinder-Druck auf ein Maß eingestellt, in welchem die Dosierphase unproblematisch betrieben werden kann.
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Eine Beendigung der Erhöhung des Hauptzylinder-Drucks ist allerdings dann vorteilhaft, falls der Hauptzylinder-Druck kleiner als der zweite vorgegebene Schwellenwert ist. In diesem Fall wird die Dosierphase überhaupt nicht eingeleitet und aus dem Aktiv-Modus nach der erfindungsgemäßen Phase direkt in den Passiv-Modus übergegangen.
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Die Erfindung, sowie weitere Vorteile und Ausgestaltungen derselben wird bzw. werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Elemente alleine oder in beliebiger sinnvoller Kombination den Gegenstand der vorliegenden Erfindung, und zwar unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen oder deren Rückbeziehung. Überall in den Zeichnungen bezeichnen dieselben Bezugszeichen dieselben bzw. entsprechenden Elemente oder Größen. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine schematische Darstellung des Verlaufs des Hauptzylinder-Drucks und der Ventilstellung des Trennventils;
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2a eine schematische Darstellung des Pedalwegs, des Hauptzylinder-Drucks und des Raddrucks bei einem konventionellen Bremsvorgang;
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2b eine schematische Darstellung des Pedalwegs, des Hauptzylinder-Drucks und des Raddrucks bei einer Bremsanlage mit Bremsassistent-System; und
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3 eine schematische Darstellung der drei Betriebsarten des erfindungsgemäßen Bremsassistent-Systems und der Übergänge zwischen den entsprechenden Zuständen.
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Der Darstellung der 2a entnimmt man das Bremsverhalten einer konventionellen Bremsanlage. In 2a erkennt man, daß der Hauptzylinder-Druck pTHZ dem Pedalweg mit einer zeitlich nicht konstanten Verzögerung folgt. Der Raddruck pRAD folgt mit einer ebenfalls zeitlich nicht konstanten Verzögerung dem Hauptzylinder-Druck und ab einem bestimmten Zeitpunkt gilt pTHZ = pRAD. Im Unterschied dazu erkennt man in 2b den aktiven Druckaufbau durch einen, insbesondere hydraulischen, Bremsassistenten. Anfänglich entspricht das Verhalten des Systems gemäß 2b dem in 2a gezeigten Verhalten. Sobald abgefühlt wird, daß die Betätigungsgeschwindigkeit des Bremspedals eine kritische Grenze überschreitet setzt zum Zeitpunkt t1 die Bremsassistent-Funktion ein. Ab diesem Zeitpunkt ist der zur Betätigung der Radbremsen erforderliche Raddruck pRAD von dem Hauptzylinder-Druck pTHZ entkoppelt. Man erkennt, daß der Raddruck pRAD ein gegenüber dem Fall der 2a erhöhten Wert in schneller Zeit erreicht. Der Haupt-zylinder-Druck pTHZ sinkt, nach dem Erreichen eines Maximums, allerdings sogar ab und zwischen pRAD und pTHZ gibt es eine große Druckdifferenz, welche zu den eingangs genannten Schwierigkeiten führt.
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In 1 ist der Hauptzylinder-Druck pTHZ in Abhängigkeit von der Zeit bei einem aktiven Druckaufbau durch einen hydraulischen Bremsassistenten schematisch dargestellt (vgl. 2b). Sobald der Hauptzylinder-Druck pTHZ ein vorgegebenes Niveau (2b) erreicht, was in der Praxis durch Vergleich des Hauptzylinder-Drucks pTHZ mit einem ersten vorgegebenen Schwellenwert pS1 erkannt wird, setzt erfindungsgemäß ein getaktetes öffnen des Trennventils (Öffnungsdauer Δt; vgl. die Darstellung in der unteren Hälfte der 1) ein, was durch das Zurückströmen von Bremsflüssigkeit zu einem Druckanstieg des Hauptzylinder-Drucks pTHZ führt. Dabei wird das Trennventil getaktet bzw. periodisch bzw. gepulst über eine vorgegebene Zeitdauer oder Testzeit T jeweils um Δt geöffnet (1: o = offen; g = geschlossen) und der resultierende, oszillierende Druckverlauf des Hauptzylinder-Drucks ist in dem oberen Teil der 1 schematisch dargestellt. Es sei bemerkt, daß der Betriebszustand des Trennventils außerhalb der erfindungsgemäßen Phase gestrichelt eingezeichnet ist. Je nach dem Betriebszustand der Bremsanlage werden nun nach der vorgegebenen Zeitdauer T ein zweiter Schwellendruck pS2 erreicht oder nicht erreicht. Der Verlauf des Hauptzylinder-Drucks im Falle des Erreichens des Schwellenwertes ist in der Figur mit A und im Falle des Nichterreichens des Schwellenwertes mit B bezeichnet. Falls der Haupt-zylinder-Druck pTHZ nach der Zeitdauer T größer als der vorgegebene Schwellenwert pS2 ist (Fall A), so wird zur Beendigung der automatischen Bremskraftunterstützung in einen Dosiermodus (3) übergegangen. Falls der Hauptzylinder-Druck pTHZ nach der vorgegebenen Zeitdauer T den Schwellenwert pS2 nicht übersteigt, d. h. kleiner als dieser ist, so wird die Bremsassistent-Funktion beendet und das Bremssystem kehrt in den ”Passiv”-Modus (3) zurück.
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In 3 sind drei Betriebsarten oder -modi des erfindungsgemäßen Bremsassistent-Systems schematisch dargestellt. Der 3 entnimmt man die Funktion des Bremsassistent-Systems als Zustandsautomat. Der Zustand ”Passiv” bedeutet dabei, daß die Bremsassistent-Funktion nicht aktiv ist. Sobald eine Notbremssituation erkannt wird, wechselt das System zum Zeitpunkt t1 in den Zustand ”voller Druckaufbau”. In diesem Zustand wird mittels einer Rückförderpumpe und durch geeignete Ansteuerung von Trenn- und Umschaltventilen ein voller Druckaufbau des Raddrucks (vgl. 2b) erzeugt. Von dem Zustand ”voller Druckaufbau” kann bei einer deutlichen Rücknahme der Pedalkraft, welche z. B. über die im Hauptzylinder angebrachte Drucksensorik erfaßt wird, sowohl in den Zustand der Passivität als auch in den Dosiermodus gewechselt werden. Als höherrangige Kriterien für das Betätigen des Zustands ”Dosieren” aus dem Zustand ”voller Druckaufbau” gilt die Erkennung eines Fahrerwunsches einer dosierten Rücknahme der Bremskraft. Diese wird durch eine deutliche Rücknahme des Haupt-zylinder-Druck pTHZ nach Erreichen des globalen Blockierdruckniveaus abgefühlt. Eine deutliche Rücknahme des Haupt-zylinder-Druck pTHZ vor Erreichen des globalen Blockierdruckniveaus führt zum direkten Übergang von dem Zustand ”voller Druckaufbau” in den Zustand ”Dosieren”. In dem Zustand ”Dosieren” wird die Bremskraft in Abhängigkeit von der Pedalkraft moduliert. Nach Ende der Maximalansteuerung wird die Druckerhöhung in Abhängigkeit des, über den gemessenen Hauptzylinder-Drucks sensierten Fahrerwunsches schrittweise zurückgenommen oder auch wieder erhöht, um so einen komfortableren Übergang zwischen der maximalen Unterstützung während der Notbremssituation und dem konventionellen Bremsverhalten des ”Passiv”-Modus nach Ende der Notbremsunterstützung zu erlangen. Dieser Zustand ist einem brake-by-wire-Modus ähnlich und kann auch als modulierend bezeichnet werden. Erfindungsgemäß wird von dem Zustand ”voller Druckaufbau” dann in den Zustand ”Passiv” gewechselt, wenn der Hauptzylinder-Druck innerhalb der vorgegebenen Zeit T nicht über den vorgegebenen Wert pS steigt (Fall B). Falls der Hauptzylinder-Druck pTHZ anhand der vorgegebenen Zeitdauer T den Schwellenwert pS nicht erreicht, wird von dem Zustand ”voller Druckaufbau” in den Zustand ”Passiv” gewechselt.
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Bezugszeichenliste:
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- pTHZ
- Hauptzylinder-Druck
- pRAD
- Radbremsendruck
- pS1
- erster Schwellenwert oder Schwellendruck
- pS2
- zweiter Schwellenwert oder Schwellendruck
- FP
- Pedalkraft
- T
- Zeitdauer
- t1
- Zeitpunkt
- Δt
- Pulsdauer
