EP4577435A1 - Verfahren zur betätigung eines bremssystems in einem fahrzeug - Google Patents

Verfahren zur betätigung eines bremssystems in einem fahrzeug

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EP4577435A1
EP4577435A1 EP23742297.7A EP23742297A EP4577435A1 EP 4577435 A1 EP4577435 A1 EP 4577435A1 EP 23742297 A EP23742297 A EP 23742297A EP 4577435 A1 EP4577435 A1 EP 4577435A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
brake
braking force
electromechanical
vehicle
electromechanical braking
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23742297.7A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Fischer
Frank Baehrle-Miller
Gilles Dubos
Laurent RENAULT
Otmar Bussmann
Tobias Putzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP4577435A1 publication Critical patent/EP4577435A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/66—Electrical control in fluid-pressure brake systems
    • B60T13/665—Electrical control in fluid-pressure brake systems the systems being specially adapted for transferring two or more command signals, e.g. railway systems
    • B60T13/667—Electrical control in fluid-pressure brake systems the systems being specially adapted for transferring two or more command signals, e.g. railway systems and combined with electro-magnetic brakes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/88—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration with failure responsive means, i.e. means for detecting and indicating faulty operation of the speed responsive control means
    • B60T8/92—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration with failure responsive means, i.e. means for detecting and indicating faulty operation of the speed responsive control means automatically taking corrective action
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60T8/885—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration with failure responsive means, i.e. means for detecting and indicating faulty operation of the speed responsive control means using electrical circuitry

Definitions

  • the invention relates to a method for actuating a braking system in a vehicle, wherein the braking system comprises a hydraulic vehicle brake that is equipped with a brake force boosting unit and at least one electromechanical braking device with an electric brake motor for generating an electromechanical braking force.
  • DE 10 2004004992 A1 describes a parking brake system in a vehicle in which a clamping force that fixes the vehicle when it is at a standstill is generated via an electric brake motor by the electric brake motor adjusting a brake piston against a brake disc.
  • the parking brake system is integrated into the hydraulic vehicle brake. During regular braking operation, the brake piston is pressed against the brake disc by the hydraulic brake fluid.
  • the invention also relates to a computer program product with a program code that is designed to carry out the method steps described above to carry out.
  • the computer program product runs in the control device described above.
  • FIG. 3 shows a flow chart with method steps for building up an additional electromechanical braking force in the event that a brake force boosting unit of the hydraulic vehicle brake has partially or completely failed
  • the brake system shown in Fig. 1 in a vehicle comprises a hydraulic vehicle brake 1 with a front axle brake circuit 2 and a rear axle brake circuit 3 for supplying and controlling wheel brake devices 9 on each wheel of the vehicle with a brake fluid under hydraulic pressure.
  • the two brake circuits 2, 3 are connected to a common master brake cylinder 4, which is supplied with brake fluid via a brake fluid reservoir 5.
  • the master brake cylinder piston within the master brake cylinder 4 is actuated by the driver via the brake pedal 6, which is exerted by the driver Pedal travel is measured via a pedal travel sensor 7.
  • a brake booster 10 which includes, for example, an electric motor, which preferably actuates the master brake cylinder 4 via a gearbox (iBooster).
  • the brake booster 10 forms an electrically controllable actuator for influencing the brake pressure.
  • the iBooster 10 forms a brake booster unit.
  • the vehicle brake 1 is provided with an additional hydraulic supply line 24, which connects the brake fluid reservoir 5 to the outlet valves of wheel brake devices 9.
  • the wheel brake device 9 which is arranged on a wheel on the rear axle of the vehicle, is shown in detail.
  • the wheel brake device 9 is part of the hydraulic vehicle brake 1 and is supplied with brake fluid 22 from the rear axle brake circuit.
  • the wheel brake device 9 also has an electromechanical braking device, which, like the hydraulic vehicle brake 1, is part of the braking system in the vehicle and is preferably used to immobilize the vehicle when it is at a standstill, but can also be used to brake when the vehicle is moving.
  • the electromechanical braking device comprises a brake caliper 12 with pliers 19, which engages over a brake disc 20.
  • the braking device has a direct current electric motor as a brake motor 13, the rotor shaft of which rotates a spindle 14 on which a spindle nut 15 is mounted.
  • a brake motor 13 the rotor shaft of which rotates a spindle 14 on which a spindle nut 15 is mounted.
  • the spindle nut 15 is adjusted axially.
  • the spindle nut 15 moves within a brake piston 16, which is the carrier of a brake pad 17, which is pressed against the brake disc 20 by the brake piston 16.
  • the brake piston 16 is sealed on its outside in a flow-tight manner relative to the receiving housing via an encompassing sealing ring 23.
  • the spindle nut 15 can move axially forward towards the brake disc 20 when the spindle 14 rotates or, when the spindle 14 rotates in the opposite direction, it can move axially backwards until a stop 21 is reached.
  • the spindle nut 15 acts on the inner end face of the brake piston 16, whereby the brake piston 16, which is axially displaceably mounted in the braking device, is pressed with the brake pad 17 against the facing end face of the brake disc 20.
  • the hydraulic pressure of the brake fluid 22 from the hydraulic vehicle brake 1 acts on the brake piston 16.
  • the hydraulic pressure can also have a supporting effect when the vehicle is at a standstill when the electromechanical braking device is actuated, so that the total braking force is made up of the proportion provided by the electric motor and the hydraulic part. While the vehicle is moving, either only the hydraulic vehicle brake is active or both the hydraulic vehicle brake and the electromechanical braking device or only the electromechanical braking device is active to generate braking force.
  • the control signals for controlling both the adjustable components of the hydraulic vehicle brake 1 and the electromechanical wheel brake device 9 are generated in the control unit 11. Fig.
  • FIG. 3 shows a flow chart with method steps for building up an additional electromechanical braking force in the event that a brake booster unit of a hydraulic vehicle brake has failed.
  • Fig. 3 thus relates to a braking case with actuation of the hydraulic vehicle brake, but with a complete failure or at least a partial failure of a brake booster unit such as the iBooster 10 or a plunger.
  • the braking force initiated by the driver by pressing the brake pedal is not or only insufficiently amplified, so that the driver has to press the brake pedal significantly harder in order to achieve the same deceleration values compared to the intact hydraulic vehicle brake.
  • step 31 the query is made as to whether the hydraulic vehicle brake is being actuated, in particular by actuating the brake pedal. If this is not the case, the no branch (“N”) is followed by returning to the first method step 30 and checking again at cyclical intervals whether the brake pedal is being actuated. On the other hand, if the query in step 31 shows that the brake pedal is actually being pressed by the driver, the yes branch (“Y”) is followed by the next method step 32.
  • step 31 as an alternative to actuating the brake pedal, it can also be queried whether a braking force request is made in some other way, in particular via an automatically operating driver assistance system.
  • step 32 a query is made as to whether the hydraulic brake pressure exceeds a first, lower threshold value. If this is not the case, the No branch returns to the start of the procedure. However, if the current hydraulic brake pressure exceeds the lower threshold, a minimum requirement must be assumed that triggers the subsequent actions. In this case, the yes branch is followed by the next procedural step
  • the reduction in the free travel can, if necessary, also take place below the lower limit value, which represents a minimum pressure. This has the advantage that as the braking requirement increases, dead times when switching on the electromechanical braking force are reduced.
  • Fig. 4 shows the activation of the electromechanical braking device in method step 35 with a control loop for limiting the maximum electromechanical braking force generated.
  • the next step 36 asks whether the wheel slip on the relevant vehicle wheel on which the electromechanical braking force is generated exceeds a threshold value. If this is the case, the yes branch is followed by an advance to step 37, according to which the electromechanical braking force is automatically reduced in the electromechanical braking device. The system then returns to step 36 and asks again at cyclic intervals whether the wheel slip on the wheel in question is exceeded.
  • step 36 If, on the other hand, the query in step 36 shows that the wheel slip is still below the threshold value, the no branch is followed by an advance to step 38, in which a query is made as to whether the current braking request, i.e. the braking force requested by the driver, is greater than that electromechanical braking device - taking into account the hydraulic braking force - is provided. If this is the case, the yes branch is followed by returning to step 35 and the electromechanical braking device is set accordingly to implement the braking request. If, on the other hand, the braking request is below the current electromechanical braking force, the no branch can be followed to step 37 to reduce the electromechanical braking force. However, it is also possible to return to step 35.
  • the current braking request i.e. the braking force requested by the driver
  • the increase occurs in several stages, with the electromechanical braking force being kept constant or at least approximately constant during each stage.
  • the minimum control time for changing to a higher or lower level is, for example, 50 ms.
  • Several levels can be specified, for example three, four, five or even more levels, with the electromechanical braking force being increased step by step from level to level.
  • the reduction of the electromechanical braking force can also be carried out in stages.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Braking Systems And Boosters (AREA)

Abstract

Bei einem Verfahren zur Betätigung eines Bremssystems in einem Fahrzeug, wobei das Bremssystem eine hydraulische Fahrzeugbremse und eine elektromechanische Bremsvorrichtung umfasst, wird bei einem Teilausfall oder vollständigen Ausfall einer Bremskraftverstärkungseinheit der hydraulischen Fahrzeugbremse die elektromechanische Bremskraft betätigt, wobei der Anstieg der elektromechanischen Bremskraft in mehreren Stufen durchgeführt wird.

Description

Beschreibung
Titel
Verfahren zur Betätigung eines Bremssystems in einem Fahrzeug
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Betätigung eines Bremssystems in einem Fahrzeug, wobei das Bremssystem eine hydraulische Fahrzeugbremse, die mit einer Bremskraftverstärkungseinheit ausgestattet ist, und mindestens eine elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor zur Erzeugung einer elektromechanischen Bremskraft umfasst.
Stand der Technik
In der DE 10 2004004992 Al wird eine Feststellbremsanlage in einem Fahrzeug beschrieben, bei der über einen elektrischen Bremsmotor eine das Fahrzeug im Stillstand festsetzende Klemmkraft erzeugt wird, indem der elektrische Bremsmotor einen Bremskolben gegen eine Bremsscheibe verstellt. Die Feststellbremsanlage ist in die hydraulische Fahrzeugbremse integriert. Im regulären Bremsbetrieb wird der Bremskolben von dem hydraulischen Bremsfluid gegen die Bremsscheibe gedrückt.
Aus der DE 102018210 021 ist ein Verfahren zum Betreiben eines
Bremssystems eines Kraftfahrzeugs bekannt, die mit einer hydraulischen Bremseinrichtung, einer elektromechanischen Bremseinrichtung und einem Bremspedal ausgestattet ist. Im Falle eines Fehlers der hydraulischen Bremseinrichtung wird über die elektromechanische Bremseinrichtung eine elektromechanische Bremskraft zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs ausgeübt.
Bei einem aus der DE 102018208 877 A1 bekannten Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeug-Bremssystems, das mit einer hydraulischen Bremseinrichtung, einer elektromechanischen Bremseinrichtung, einem Bremspedal als erste Betätigungseinrichtung und einem Taster als zweite Betätigungseinrichtung ausgestattet ist, wird in einem Fehlerfall der hydraulischen Bremseinrichtung unabhängig davon, welche der beiden Betätigungseinrichtungen betätigt wird, mittels der elektromechanischen Bremseinrichtung eine elektromechanische Bremskraft zur Verzögerung des Kraftfahrzeugs erzeugt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf ein Fahrzeug mit einer hydraulischen Fahrzeugbremse, über die im regulären Bremsbetrieb das Fahrzeug abgebremst wird, indem Radbremseinrichtungen der hydraulischen Fahrzeugbremse mit hydraulischem Bremsdruck beaufschlagt werden, wodurch ein Bremskolben in der Radbremseinrichtung gegen eine Bremsscheibe verstellt wird.
Die hydraulische Fahrzeugbremse weist zudem mindestens eine Bremskraftverstärkungseinheit auf, um den vom Fahrer erzeugten Bremsdruck zu verstärken. Die Bremskraftverstärkungseinheit ist vorzugsweise elektrisch betätigbar, beispielsweise mithilfe eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators, der vorteilhafterweise einem Hauptbremszylinder der Fahrzeugbremse nachgeschaltet ist. Bei dem elektrisch ansteuerbaren Aktuator handelt es sich beispielsweise um einen Plunger, der von einem Elektromotor angetrieben ist. Der Plunger verschiebt Bremsfluid in einen oder mehrere Bremskreise der hydraulischen Fahrzeugbremse und baut hydraulischen Bremsdruck auf.
Im Prinzip kann die Bremskraftverstärkungseinheit auch nicht-elektrisch betätigbar ausgebildet sein, beispielsweise hydraulisch betätigbar.
Zusätzlich ist zumindest ein Teil der Radbremseinrichtungen der hydraulischen Fahrzeugbremse mit jeweils einer elektromechanischen Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor ausgerüstet, insbesondere die Radbremseinrichtungen am linken und rechten Rad der Hinterachse des Fahrzeugs. Die elektromechanische Bremsvorrichtung mit dem elektrischen Bremsmotor kann beim Parken des Fahrzeugs betätigt werden, um eine das Fahrzeug dauerhaft festsetzende Parkbremskraft auf elektromechanischem Wege zu erzeugen. In bevorzugter Ausführung wirkt der elektrische Bremsmotor der elektromechanischen Bremsvorrichtung auf den gleichen Bremskolben wie die hydraulische Fahrzeugbremse.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Betätigung des Bremssystems wird bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkungseinheit der hydraulischen Fahrzeugbremse die elektromechanische Bremsvorrichtung beim Bremsen zusätzlich zur hydraulischen Bremskraft betätigt. Dies erfolgt in der Weise, dass der Anstieg der elektromechanischen Bremskraft in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei auf jeder Stufe die elektromechanische Bremskraft konstant oder annähernd konstant gehalten wird. Der Aufbau der elektromechanischen Bremskraft erfolgt somit gemäß einer Treppenfunktion. Es hat sich gezeigt, dass bei dieser Vorgehensweise die Bremskraftregelung signifikant verbessert wird. Totzeiten, die die Bremskraftregelung beeinträchtigen können, werden eliminiert oder zumindest reduziert. Die verwendeten Bremskraftregler für die hydraulische Fahrzeugbremse und die elektromechanische Bremsvorrichtung können auch beim Ausfall oder Teilausfall der Bremskraftverstärkungseinheit der hydraulischen Fahrzeugbremse weiterverwendet werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführung wird eine maximale elektromechanische Bremskraftunterstützung festgelegt, wobei die Stufen der elektromechanischen Bremskraft jeweils einem definierten prozentualen Anteil der maximalen elektromechanischen Bremskraftunterstützung entsprechen. Die maximale elektromechanische Bremskraftunterstützung liegt beispielsweise bei einer Verzögerung von 4 m/s2. Der Wert der maximalen elektromechanischen Bremskraftunterstützung kann fahrzeugabhängig festgelegt und/oder aktuell aus der Fahrsituation bestimmt werden, zum Beispiel als Funktion aktueller Fahrzustands- und Betriebsgrößen wie die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Beladung des Fahrzeugs etc. Die verschiedenen Stufen, die die elektromechanische Bremskraft während des Aufbaus einnimmt, können verschiedene prozentuale Werte der maximalen elektromechanischen Bremskraftunterstützung annehmen, wobei sowohl äquidistante Abstände zwischen den Stufen als auch unterschiedlich große Abstände zwischen den Stufen möglich sind.
Es kommen verschieden hohe Stufenanzahlen für die elektromechanische Bremskraft während des Aufbaus in Betracht. Vorzugsweise werden mindestens drei oder mindestens vier Stufen vorgegeben, was ausreichend ist, um eine Verbesserung der Bremskraftregelung zu erreichen. Gegebenenfalls werden mindestens sieben oder mindestens zehn Stufen vorgegeben. Es ist sowohl möglich, eine feste Stufenanzahl zu implementieren, als auch, die Stufenanzahl variabel festzulegen, insbesondere in Abhängigkeit aktueller Fahrzustands- und Betriebsgrößen wie die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Beladung des Fahrzeugs etc.
Die Mindestansteuerdauer für jede Stufe, um von einer Stufe zur nächsten zu wechseln, liegt vorteilhafterweise bei zumindest 20 ms, vorzugsweise bei zumindest 50 ms. Dies stellt sicher, dass die Stufen gezielt eingestellt werden können. Die Mindestansteuerdauer kann fest vorgegeben oder variabel festgelegt werden, insbesondere in Abhängigkeit aktueller Fahrzustands- und Betriebsgrößen wie die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit oder die Beladung des Fahrzeugs etc.
Die aktuelle Ansteuerdauer jeder einzelnen Stufe kann von Zustands- oder Betriebsgrößen des Fahrzeugs abhängen, beispielsweise von der elektrischen Spannung im Bordnetz oder von der Motorgeschwindigkeit des Bremsmotors. Vorzugsweise besitzen alle Stufen die gleiche Ansteuerdauer. Alternativ kann es auch zweckmäßig sein, dass verschiedene Stufen eine unterschiedlich lange Ansteuerdauer besitzen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird die maximale elektromechanische Bremskraftunterstützung auf einen Wert gesetzt, der kleiner ist als die maximal mögliche mechanische Bremskraft. Hierdurch ist gewährleistet, dass die maximale elektromechanische Bremskraftunterstützung höchstens ein Niveau erreicht, bei dem ein Blockieren der Räder vermieden wird. Die maximale elektromechanische Bremskraftunterstützung stellt eine Obergrenze dar, bis zu der ein stufenweiser Aufbau von elektromechanischer Bremskraft möglich ist.
Gemäß noch einer weiteren vorteilhaften Ausführung hängt die elektromechanische Bremskraft von der Höhe der Bremspedalbetätigung ab, wobei mit dem Erreichen eines Bremspedalbetätigungsgrenzwerts die elektromechanische Bremskraft auf die maximale elektromechanische Bremskraftunterstützung begrenzt wird. Als Bremspedalbetätigungsgrenzwert wird beispielsweise eine definierte Pedalkraft festgelegt, mit der das Bremspedal betätigt wird, zum Beispiel 200 N. Alternativ kann auch ein definierter Pedalweg bei der Betätigung des Bremspedals festgelegt werden.
In weiterer bevorzugter Ausführung wird die elektromechanische Bremskraft erst dann erzeugt, wenn der hydraulische Bremsdruck in der hydraulischen Fahrzeugbremse einen Mindestdruck erreicht oder übersteigt, der beispielsweise bei fünf bar liegt. Bis zu dem Mindestdruck wird nur die hydraulische Fahrzeugbrems betätigt, und erst mit dem Übersteigen des Mindestdrucks wird die elektromechanische Bremskraft erzeugt. Es ist jedoch möglich, dass bereits unterhalb des hydraulischen Mindestdrucks der elektrische Bremsmotor ohne Erzeugung von elektromechanischer Bremskraft betätigt wird, um den Leerweg bis zum Anliegen der Bremsbeläge an die Bremsscheibe zu reduzieren. Die Leerwegreduzierung kann an die zusätzliche Bedingung gekoppelt sein, dass der hydraulische Bremsdruck größer als null ist oder dass der Bremspedalweg größer als null ist.
Alternativ ist es auch möglich, dass unterhalb des hydraulischen Mindestdrucks der elektrische Bremsmotor unbetätigt bleibt.
Grundsätzlich können die Bremsregelmechanismen auch bei gleichzeitiger Betätigung der hydraulischen Fahrzeugbremse und der elektromechanischen Bremsvorrichtung erhalten bleiben. Im Falle eines erhöhten Schlupfes an einem Rad des Fahrzeugs ist es zweckmäßig, dass zunächst die an diesem Rad wirkende elektromechanische Bremskraft reduziert wird und nur für den Fall, dass eine weitere Bremskraftreduzierung erforderlich ist, anschließend auch die hydraulisch erzeugte Bremskraft reduziert wird. Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführung wird nicht nur der Aufbau, sondern auch der Abbau der elektromechanischen Bremskraft in mehreren Stufen durchgeführt, beispielsweise bei Beendigung eines Bremsvorgangs oder bei der Reduzierung der Bremskraft. Auch beim Abbau ist die stufenweise Reduzierung der elektromechanischen Bremskraft im Hinblick auf die Bremskraftregelung vorteilhaft. Gegebenenfalls kann es aber ausreichen, dass die elektromechanische Bremskraft in einem Schritt und ohne Zwischenstufen abgebaut wird, insbesondere in Fällen, in denen der Fahrer die Bremspedalbetätigung vollständig zurücknimmt.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Steuergerät, das Mittel enthält, die zur Durchführung des vorbeschriebenen Verfahrens ausgestaltet sind. Die Mittel umfassen mindestens eine Speichereinheit, mindestens eine Recheneinheit, einen Steuergeräteeingang und einen Steuergeräteausgang. Mithilfe des Steuergeräts können die einstellbaren Komponenten der hydraulischen Fahrzeugbremse und/oder der elektromechanischen Bremsvorrichtung angesteuert werden. Es können gegebenenfalls mehrere Steuergeräte vorhanden sein, von denen ein Steuergerät der hydraulischen Fahrzeugbremse und ein weiteres Steuergerät der elektromechanischen Bremsvorrichtung zugeordnet sind.
Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein Bremssystem in einem Fahrzeug, wobei das Bremssystem mit einer hydraulischen Fahrzeugbremse und einer elektromechanischen Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor und außerdem mit mindestens einem vorbeschriebenen Steuergerät zur Ansteuerung der einstellbaren Komponenten des Bremssystems ausgestattet ist.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Fahrzeug mit einem vorbeschriebenen Bremssystem. Bei dem Fahrzeug handelt es sich insbesondere um ein motorisch angetriebenes, mindestens zweiachsiges Fahrzeug, beispielsweise um einen Personenkraftwagen oder um einen Lastkraftwagen.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgelegt ist, die vorbeschriebenen Verfahrensschritte auszuführen. Das Computerprogrammprodukt läuft in dem vorbeschriebenen Steuergerät ab.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer hydraulischen Fahrzeugbremse mit einem einen Aktuator bildenden Bremskraftverstärker, wobei die Radbremseinrichtungen der Fahrzeugbremse an der Fahrzeughinterachse zusätzlich als elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor ausgeführt sind,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor,
Fig. 3 ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Aufbau einer zusätzlichen elektromechanischen Bremskraft für den Fall, dass eine Bremskraftverstärkungseinheit der hydraulischen Fahrzeugbremse teilweise oder vollständig ausgefallen ist,
Fig. 4 ein an Fig. 3 anschließendes Ablaufdiagramm mit einer Regelschleife zur Begrenzung der elektromechanischen Bremskraft.
In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 1 dargestellte Bremssystem in einem Fahrzeug umfasst eine hydraulische Fahrzeugbremse 1 mit einem Vorderachs-Bremskreis 2 und einem Hinterachs-Bremskreis 3 zur Versorgung und Ansteuerung von Radbremseinrichtungen 9 an jedem Rad des Fahrzeugs mit einem unter Hydraulikdruck stehenden Bremsfluid. In einer alternativen Ausführung ist es auch möglich, dass die Bremskreise diagonal ausgebildet sind. Die beiden Bremskreise 2, 3 sind an einen gemeinsamen Hauptbremszylinder 4 angeschlossen, der über einen Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit Bremsfluid versorgt wird. Der Hauptbremszylinderkolben innerhalb des Hauptbremszylinders 4 wird vom Fahrer über das Bremspedal 6 betätigt, der vom Fahrer ausgeübte Pedalweg wird über einen Pedalwegsensor 7 gemessen. Zwischen dem Bremspedal 6 und dem Hauptbremszylinder 4 befindet sich ein Bremskraftverstärker 10, der beispielsweise einen Elektromotor umfasst, welcher bevorzugt über ein Getriebe den Hauptbremszylinder 4 betätigt (iBooster). Der Bremskraftverstärker 10 bildet einen elektrisch steuerbaren Aktuator zur Beeinflussung des Bremsdrucks. Der iBooster 10 bildet eine Bremskraftverstärkungseinheit.
Die vom Pedalwegsensor 7 gemessene Stellbewegung des Bremspedals 6 wird als Sensorsignal an ein Steuergerät 11 übermittelt, in welchem Stellsignale zur Ansteuerung des Bremskraftverstärkers 10 erzeugt werden. Die Versorgung der Radbremseinrichtungen 9 mit Bremsfluid erfolgt in jedem Bremskreis 2, 3 über verschiedene Schaltventile, die Teil einer Bremshydraulik 8 sind. Zur Bremshydraulik 8 gehört des Weiteren eine Hydraulikpumpe, die Bestandteil eines elektronischen Stabilitätsprogramms (ESP) ist.
Die Bremskraftverstärkung kann zusätzlich oder alternativ mithilfe eines elektrisch ansteuerbaren Aktuators durchgeführt werden, der dem Hauptbremszylinder 4 der Fahrzeugbremse 1 nachgeschaltet ist.
Die Fahrzeugbremse 1 ist mit einer zusätzlichen hydraulischen Versorgungsleitung 24 versehen, die den Bremsflüssigkeitsvorratsbehälter 5 mit den Auslassventilen von Radbremseinrichtungen 9 verbindet.
In Fig. 2 ist die Radbremseinrichtung 9, die an einem Rad an der Hinterachse des Fahrzeugs angeordnet ist, im Detail dargestellt. Die Radbremseinrichtung 9 ist Teil der hydraulischen Fahrzeugbremse 1 und wird aus dem Hinterachs- Bremskreis mit Bremsfluid 22 versorgt. Die Radbremseinrichtung 9 weist außerdem eine elektromechanische Bremsvorrichtung auf, die wie die hydraulische Fahrzeugbremse 1 Teil des Bremssystems im Fahrzeug ist und bevorzugt zum Festsetzen des Fahrzeugs im Stillstand eingesetzt wird, jedoch auch bei einer Bewegung des Fahrzeugs zum Abbremsen eingesetzt werden kann. Die elektromechanische Bremsvorrichtung umfasst einen Bremssattel 12 mit einer Zange 19, welche eine Bremsscheibe 20 übergreift. Als Stellglied weist die Bremsvorrichtung einen Gleichstrom-Elektromotor als Bremsmotor 13 auf, dessen Rotorwelle eine Spindel 14 rotierend antreibt, auf der eine Spindelmutter 15 gelagert ist. Bei einer Rotation der Spindel 14 wird die Spindelmutter 15 axial verstellt. Die Spindelmutter 15 bewegt sich innerhalb eines Bremskolbens 16, der Träger eines Bremsbelags 17 ist, welcher von dem Bremskolben 16 gegen die Bremsscheibe 20 gedrückt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite der Bremsscheibe 20 befindet sich ein weiterer Bremsbelag 18, der ortsfest an der Zange 19 gehalten ist. Der Bremskolben 16 ist auf seiner Außenseite über einen umgreifenden Dichtring 23 strömungsdicht gegenüber dem aufnehmenden Gehäuse abgedichtet.
Innerhalb des Bremskolbens 16 kann sich die Spindelmutter 15 bei einer Drehbewegung der Spindel 14 axial nach vorne in Richtung auf die Bremsscheibe 20 zu bzw. bei einer entgegen gesetzten Drehbewegung der Spindel 14 axial nach hinten bis zum Erreichen eines Anschlags 21 bewegen. Zum Erzeugen einer Klemmkraft beaufschlagt die Spindelmutter 15 die innere Stirnseite des Bremskolbens 16, wodurch der axial verschieblich in der Bremsvorrichtung gelagerte Bremskolben 16 mit dem Bremsbelag 17 gegen die zugewandte Stirnfläche der Bremsscheibe 20 gedrückt wird.
Für die hydraulische Bremskraft wirkt auf den Bremskolben 16 der hydraulische Druck des Bremsfluids 22 aus der hydraulischen Fahrzeugbremse 1. Der hydraulische Druck kann auch im Fahrzeugstillstand bei Betätigung der elektromechanischen Bremsvorrichtung unterstützend wirksam sein, so dass sich die Gesamt-Bremskraft aus dem elektromotorisch gestellten Anteil und dem hydraulischen Anteil zusammensetzt. Während der Fahrt des Fahrzeugs ist entweder nur die hydraulische Fahrzeugbremse aktiv oder sowohl die hydraulische Fahrzeugbremse als auch die elektromechanische Bremsvorrichtung oder nur die elektromechanische Bremsvorrichtung, um Bremskraft zu erzeugen. Die Stellsignale zur Ansteuerung sowohl der einstellbaren Komponenten der hydraulischen Fahrzeugbremse 1 als auch der elektromechanischen Radbremseinrichtung 9 werden in dem Steuergerät 11 erzeugt. Fig. 3 zeigt ein Ablaufdiagramm mit Verfahrensschritten zum Aufbau einer zusätzlichen elektromechanischen Bremskraft für den Fall, dass eine Bremskraftverstärkungseinheit einer hydraulischen Fahrzeugbremse ausgefallen ist. Fig. 3 bezieht sich somit auf einen Bremsfall mit Betätigung der hydraulischen Fahrzeugbremse, jedoch mit einem vollständigen Ausfall oder zumindest einem Teilausfall einer Bremskraftverstärkungseinheit wie zum Beispiel dem iBooster 10 oder einem Plunger. In diesem Fall wird die vom Fahrer über die Betätigung des Bremspedals initiierte Bremskraft nicht oder nur noch unzureichend verstärkt, so dass der Fahrer im Vergleich zur intakten hydraulischen Fahrzeugbremse deutlich stärker auf das Bremspedal drücken muss, um gleich hohe Verzögerungswerte zu erreichen.
In der Anfangssituation gemäß Verfahrensschritt 30 wird von dem genannten Teilausfall oder vollständigen Ausfall einer Bremskraftverstärkungseinheit in der hydraulischen Fahrzeugbremse ausgegangen. Im folgenden Verfahrensschritt 31 erfolgt die Abfrage, ob die hydraulische Fahrzeugbremse betätigt wird, insbesondere über eine Betätigung des Bremspedals. Trifft dies nicht zu, wird der Nein-Verzweigung („N“) folgend wieder zum ersten Verfahrensschritt 30 zurückgekehrt und in zyklischen Abständen erneut überprüft, ob das Bremspedal betätigt wird. Ergibt dagegen die Abfrage im Schritt 31 , dass tatsächlich das Bremspedal vom Fahrer betätigt wird, wird der Ja-Verzweigung („Y“) folgend zum nächsten Verfahrensschritt 32 vorgerückt.
Im Verfahrensschritt 31 kann alternativ zu einer Bremspedalbetätigung auch abgefragt werden, ob auf sonstige Weise eine Bremskraftanforderung gestellt wird, insbesondere über ein selbsttätig arbeitendes Fahrerassistenzsystem.
Im Verfahrensschritt 32 erfolgt die Abfrage, ob der hydraulische Bremsdruck einen ersten, unteren Schwellenwert überschreitet. Sofern dies nicht der Fall ist, wird der Nein-Verzweigung wieder zum Beginn des Verfahrens zurückgekehrt. Überschreitet jedoch der aktuelle hydraulische Bremsdruck den unteren Schwellenwert, muss von einer Mindestanforderung ausgegangen werden, die die nachfolgenden Aktionen auslöst. In diesem Fall wird der Ja-Verzweigung folgend zum nächsten Verfahrensschritt
33 vorgerückt, in dem durch eine Betätigung der elektromechanischen Bremsvorrichtung der Leerweg bis zum Anliegen der Bremsbeläge einer Bremsscheibe reduziert wird.
Die Reduzierung des Leerwegs kann gegebenenfalls auch schon unterhalb des unteren Grenzwertes erfolgen, der einen Mindestdruck darstellt. Dies hat den Vorteil, dass mit Ansteigen der Bremsanforderung Totzeiten bei der Zuschaltung der elektromechanischen Bremskraft reduziert werden.
Im Anschluss an die Vorpositionierung der elektromechanischen Bremsvorrichtung im Verfahrensschritt 33 erfolgt im nächsten Verfahrensschritt
34 die weitere Abfrage, ob ein zweiter Bremsdruck-Grenzwert überschritten wird, der höher liegt als der erste, untere Bremsdruck-Grenzwert gemäß Verfahrensschritt 32. Sofern dies nicht der Fall ist, wird der Nein-Verzweigung folgend wieder zum Verfahrensschritt 32 zurückgekehrt. Übersteigt jedoch der aktuelle Bremsdruck den Grenzwert gemäß Verfahrensschritt 34, wird der Ja- Verzweigung folgend zum nächsten Schritt 35 fortgefahren, in welchem die elektromechanische Bremsvorrichtung durch Ansteuerung des elektrischen Bremsmotors 13 betätigt und eine elektromechanische Bremskraft zusätzlich zur hydraulischen Bremskraft erzeugt wird. Hierdurch kann der Teilausfall oder der vollständige Ausfall der Bremskraftverstärkungseinheit in der hydraulischen Fahrzeugbremse kompensiert werden.
Fig. 4 zeigt die Aktivierung der elektromechanischen Bremsvorrichtung im Verfahrensschritt 35 mit einer Regelschleife zur Begrenzung der maximal erzeugten elektromechanischen Bremskraft. Nach der Aktivierung der elektromechanischen Bremskraft im Schritt 35 erfolgt im nächsten Schritt 36 die Abfrage, ob der Radschlupf an dem betreffenden Fahrzeugrad, an welchem die elektromechanische Bremskraft generiert wird, einen Schwellenwert überschreitet. Sofern dies der Fall ist, wird der Ja-Verzweigung folgend zum Schritt 37 vorgerückt, gemäß dem in der elektromechanischen Bremsvorrichtung die elektromechanische Bremskraft selbsttätig reduziert wird. Anschließend wird wieder zum Schritt 36 zurückgekehrt und in zyklischen Abständen erneut abgefragt, ob der Radschlupf am betreffenden Rad überschritten wird. Ergibt dagegen die Abfrage im Schritt 36, dass der Radschlupf noch unterhalb des Schwellenwerts liegt, wird der Nein-Verzweigung folgend zum Schritt 38 vorgerückt, in welchem abgefragt wird, ob der aktuelle Bremswunsch, also die vom Fahrer angeforderte Bremskraft, größer ist als von der elektromechanischen Bremsvorrichtung - unter Berücksichtigung der hydraulischen Bremskraft - bereitgestellt wird. Ist dies der Fall, wird der Ja-Verzweigung folgend zum Schritt 35 zurückgekehrt und die elektromechanische Bremsvorrichtung zur Realisierung des Bremswunsches entsprechend eingestellt. Liegt dagegen der Bremswunsch unterhalb der aktuellen elektromechanischen Bremskraft, kann der Nein- Verzweigung folgend zum Schritt 37 zur Reduzierung der elektromechanischen Bremskraft vorgerückt werden. Möglich ist aber auch eine Rückkehr zu Verfahrensschritt 35.
Bei dem in Fig. 3 und Fig. 4 beschriebenen Aufbau von elektromechanischer Bremskraft erfolgt der Anstieg in mehreren Stufen, wobei während jeder Stufe die elektromechanische Bremskraft konstant oder zumindest annähernd konstant gehalten wird. Die Mindestansteuerdauer zum Wechseln in eine höhere oder niedrigere Stufe beträgt hierbei beispielsweise 50 ms. Es können mehrere Stufen vorgegeben werden, beispielsweise drei, vier, fünf oder auch mehr Stufen, wobei die elektromechanische Bremskraft von Stufe zu Stufe schrittweise erhöht wird. Auch der Abbau der elektromechanischen Bremskraft kann in Stufen durchgeführt werden.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Betätigung eines Bremssystems in einem Fahrzeug, wobei das Bremssystem eine hydraulische Fahrzeugbremse (1), die mit einer Bremskraftverstärkungseinheit (10, 25) ausgestattet ist, und mindestens eine elektromechanische Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor (13) zur Erzeugung einer elektromechanischen Bremskraft umfasst, wobei bei einem Teilausfall oder einem vollständigen Ausfall der Bremskraftverstärkungseinheit (10, 25) der hydraulischen Fahrzeugbremse (1) die elektromechanische Bremsvorrichtung beim Bremsen zusätzlich zur hydraulischen Bremskraft in der Weise betätigt wird, dass der Anstieg der elektromechanischen Bremskraft in mehreren Stufen durchgeführt wird, wobei auf jeder Stufe die elektromechanische Bremskraft konstant oder annähernd konstant gehalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraftverstärkungseinheit (10, 25) in der hydraulischen Fahrzeugbremse (1) elektrisch betätigbar ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine maximale elektromechanische Bremskraftunterstützung festgelegt wird, wobei die Stufen der elektromechanischen Bremskraft jeweils einem definierten prozentualen Anteil der maximalen elektromechanischen Bremskraftunterstützung entsprechen.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens drei Stufen, vorzugsweise mindestens sieben Stufen, insbesondere zehn Stufen der elektromechanischen Bremskraft festgelegt werden.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass dass zur Veränderung der elektromechanischen Bremskraft der elektromechanische Bremsmotor für eine Ansteuerdauer von zumindest 20 ms, vorzugsweise für 50 ms angesteuert wird, um den elektromotorischen Bremskraftanteil um eine Stufe zu erhöhen oder zu verringern. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ansteuerdauer von Zustands- oder Betriebsgrößen des Fahrzeugs abhängt, beispielsweise von der elektrischen Spannung im Bordnetz oder von der Motorgeschwindigkeit des Bremsmotors (13). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die maximale elektromechanische Bremskraftunterstützung auf einen Wert gesetzt wird, der kleiner ist als die maximal mögliche mechanische Bremskraft. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Bremskraft von der Höhe der Bremspedalbetätigung abhängt, wobei mit dem Erreichen eines Bremspedalbetätigungsgrenzwerts die elektromechanische Bremskraft auf die maximale elektromechanische Bremskraftunterstützung begrenzt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromechanische Bremskraft erst erzeugt wird, wenn der hydraulische Bremsdruck in der hydraulischen Fahrzeugbremse (1) einen Mindestdruck von beispielsweise fünf bar erreicht oder übersteigt. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den Fall, dass der hydraulische Bremsdruck unterhalb des Mindestdrucks liegt, der elektrische Bremsmotor (13) zur Reduzierung des Leerwegs bis zum Anliegen der Bremsbeläge (17, 18) an die Bremsscheibe (20) betätigt wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle eines erhöhten Schlupfes an einem Rad des Fahrzeugs die an diesem Rad wirkende elektromechanische Bremskraft reduziert wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass bei Beendigung eines Bremsvorgangs oder Reduzierung der Bremskraft der Abbau der elektromechanischen Bremskraft in mehreren Stufen durchgeführt wird. Steuergerät (11) mit Mitteln zur Ansteuerung der einstellbaren Komponenten der hydraulischen Fahrzeugbremse (1) und/oder der elektromechanischen Bremsvorrichtung, das zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 eingerichtet ist. Bremssystem in einem Fahrzeug, mit einer hydraulischen Fahrzeugbremse (1) und einer elektromechanischen Bremsvorrichtung mit einem elektrischen Bremsmotor (13), und mit einem Steuergerät (11) nach Anspruch 13 zur Ansteuerung der einstellbaren Komponenten des Bremssystems. Fahrzeug mit einem Bremssystem nach Anspruch 14. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der dazu ausgelegt ist, Schritte des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 12 auszuführen, wenn das Computerprogrammprodukt in einem Steuergerät (11) gemäß Anspruch 13 abläuft.
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