WO2022100795A1 - Verfahren zum steuern einer bremsanlage eines kraftfahrzeugs und bremsanlage eines kraftfahrzeugs - Google Patents

Verfahren zum steuern einer bremsanlage eines kraftfahrzeugs und bremsanlage eines kraftfahrzeugs Download PDF

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WO2022100795A1
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vehicle
hydraulic
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Masahiro Kikkawa
Thorsten Adam
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Continental Teves AG and Co OHG
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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
    • B60T13/662—Electrical control in fluid-pressure brake systems characterised by specified functions of the control system components
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • 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
    • B60T13/74—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 electrical assistance or drive

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a brake system of a motor vehicle having a hydraulic service brake and at least one electromechanical parking brake, the vehicle being braked to a standstill by pressure build-up in the hydraulic service brake.
  • An automatic vehicle hold (AVH) function ensures that after braking to a standstill, regardless of whether the driver actuates the brake pedal, braking force is still applied to the wheel brakes in order to hold the vehicle at a standstill, especially on inclines.
  • the object is achieved by a method according to claim 1 for controlling a brake system of a motor vehicle having a hydraulic service brake and at least one electromechanical parking brake, the vehicle by pressure build-up in the hydraulic Service brake is braked to a standstill.
  • the vehicle receives an expected downtime or downtime information from which the vehicle can determine the downtime, and from the expected downtime and a current requirement of the hydraulic service brake to hold the vehicle at a standstill, calculates an expected energy requirement of the hydraulic service brake, hereinafter referred to as the expected hydraulic energy requirement. This is compared with an expected energy requirement of the electromechanical parking brake, with a switchover from the hydraulic service brake to the electromechanical parking brake when the expected hydraulic energy requirement is greater than the expected energy requirement of the electromechanical parking brake.
  • the method steps can be implemented, for example, by a computing unit in the brake system.
  • the method steps are implemented immediately or at least as soon as possible after the standstill is reached, so that the switchover can then take place as quickly as possible and it is not necessary to wait for a predetermined waiting time. Energy can be saved since the energy-efficient variant for holding the vehicle at a standstill is always selected.
  • the vehicle is held at a standstill after braking by means of an automatic hold function, regardless of a brake pedal position.
  • an automatic vehicle holding function can be implemented in the braking system, for example.
  • a braking pressure of the hydraulic service brake is locked in the wheel brakes of the vehicle by the automatic holding function for holding the vehicle by means of the hydraulic service brake.
  • the brake pressure of the hydraulic service brake can be the brake pressure built up for braking to a standstill.
  • the brake pressure can be increased with a pressurization unit of the brake system to a value that is suitable for keeping the vehicle stationary.
  • Locking in the hydraulic brake pressure can be achieved by closing a hydraulic valve, in particular a valve that is open without current.
  • the vehicle receives the idle time from a source external to the vehicle, in particular a traffic light and/or another vehicle.
  • a traffic light can then, for example, send information about when it will switch back to green. This makes it particularly easy to estimate how long the vehicle will remain stationary.
  • the current requirement of the hydraulic service brake for holding the vehicle at a standstill is measured after braking to a standstill.
  • a predetermined value for the power requirement of the hydraulic service brake can be used. However, since this value depends on many parameters, in particular the maintained brake pressure, it is more accurate to measure the actual current requirement.
  • the power requirement of the hydraulic service brake includes the power requirement of the current-controlled hydraulic valves.
  • the vehicle can be kept stationary in a number of ways.
  • a brake pressure can be maintained by means of a pressurization unit, in particular a linear actuator.
  • the most energy-efficient way is to lock in the brake pressure once it has been applied by switching electromechanical valves in the wheel brakes.
  • keeping the valve in the closed state is the only relevant power requirement of the service brake.
  • the expected energy requirement of the electromechanical parking brake is the energy requirement of the electromechanical parking brake of the last actuation of the electromechanical parking brake used.
  • the power requirement is measured and stored directly or an energy requirement calculated therefrom in a storage area provided for this purpose.
  • the stored value can be read out accordingly.
  • the electromechanical parking brake is only switched over if an eco switch of the vehicle is activated. Since switching to the electromechanical parking brake can result in a loss of comfort, such as unpleasant noises, the driver can use an ECO switch to choose whether saving energy is more important to him than maximum comfort.
  • a switch is made to the electromechanical parking brake only when the expected hydraulic energy requirement is at least a predetermined differential amount greater than the expected energy requirement of the electromechanical parking brake. This means that the parking brake is not switched to when the energy savings are very small, but only when a greater energy saving is to be expected, which in particular compensates for the disadvantages caused by reduced comfort.
  • the predetermined difference can be permanently stored in the brake system or set by a driver.
  • the vehicle is an electric vehicle.
  • electric vehicles in particular, it makes sense to reduce energy consumption as much as possible in order to increase the range of the vehicle.
  • a brake system for a motor vehicle having a hydraulic service brake and at least one electromechanical parking brake.
  • a computing unit is provided which is set up to carry out one of the above methods.
  • Fig. 1 shows schematically the hydraulics of a brake system according to the invention of a first embodiment
  • Fig. 2 shows schematically the hydraulics of a brake system according to the invention of a second embodiment
  • Fig. 3 shows schematically the hydraulics of a brake system according to the invention of a third embodiment
  • Fig. 4 shows a graph with the time profile of the valve current of a hydraulic valve of a brake system according to the invention
  • Fig. 7 shows schematically the basic principle of a brake system according to the invention
  • FIG. 8 shows a flow chart of a method according to the invention
  • FIG. 1 shows the hydraulic structure of a first embodiment of a brake system 1 according to the invention, which operates according to a brake-by-wire method in the normal operating mode.
  • a master brake cylinder 3 is actuated, which shifts hydraulic volume into a simulator 4 via a simulator valve 10 .
  • a linear actuator 5 is controlled, via an open supply valve (PFV) 12, to shift hydraulic volume via open inlet valves 14 into the individual wheel brakes 6, 7, 8, 9.
  • PFV open supply valve
  • a master cylinder valve 11 (MCV) is closed during normal operation, as a result of which the master brake cylinder 3 has no connection to the individual wheel brakes 6, 7, 8, 9.
  • the outlet valves 15 of the individual wheel brakes 6, 7, 8, 9 can be opened in order to reduce the pressure on the wheel brakes 6, 7, 8, 9.
  • the brake fluid then flows back into a brake fluid reservoir 2.
  • a braking pressure generated by the linear actuator 5 can be locked in at the individual wheel brakes 6, 7, 8, 9.
  • the supply valve 12 is also closed. Since supply valve 12 is normally closed, the entire power requirement of the hydraulic brake system for maintaining the brake pressure and thus for keeping the vehicle stationary results from the power requirement of master cylinder valve (MCV) 11 .
  • MCV master cylinder valve
  • the brake pressure can also be maintained when the supply valve is open by holding the linear actuator.
  • FIG. 2 shows a brake system 20 of a second embodiment.
  • a brake pressure generated by a tandem master brake cylinder 21 is applied to the individual wheel brakes 27a, 27b through an open master brake cylinder valve 22 and corresponding inlet valves 23a, 23b directed.
  • a pump valve (EUV) 25 is closed.
  • EUV pump valve
  • the master cylinder valve 22 is closed and the pump valve 25 is opened and the hydraulic pump 26 conducts hydraulic volume through the inlet valves 23a, 23b into the wheel brakes 27a, 27b.
  • the function of the lower brake circuit and thus the supply of the wheel brakes 27c, 27d is equivalent.
  • a brake pressure built up in the wheel brakes 27a, 27b, 27c, 27d is blocked by closing the master cylinder valve 22 and the pump valve 25. Since the pump valve 25 is closed without current, the power requirement of the brake system 20 to maintain the brake pressure and thus to keep the vehicle at a standstill results from the power requirement of the master cylinder valve 22.
  • FIG. 3 shows a further brake system 30 of a third embodiment, which in a normal operating mode also works in the so-called brake-by-wire mode.
  • a pressure generated by applying force to a brake pedal by the tandem brake master cylinder 33 is conducted from a first chamber of the tandem brake master cylinder 33 via a simulator valve 40 into a simulator 34 in order to simulate a suitable pedal feel.
  • a second chamber of the tandem master brake cylinder 33 is only connected to a closed master cylinder valve 41a. Since master cylinder valve 41b is also closed, master brake cylinder 33 is completely decoupled from the individual wheel brakes.
  • a linear actuator 35 is activated, which applies pressure to the wheel brakes via open supply valves 42a and 42b and through open inlet valves 44a, 44b, 44c, 44d.
  • the pressure can in turn be reduced by means of the outlet valves 45a, 45b, 45c, 45d.
  • the supply valves 42a and 42b are also closed, so that an in brake pressure applied to the wheel brakes is locked into them. Since the supply valves 42a, 42b are normally closed, the power consumption for maintaining the brake pressure in the wheel brakes and thus for keeping the vehicle stationary results from the power consumption of the two master cylinder valves 41a and 41b.
  • the brake pressure can also be maintained in the brake system 30 by means of the linear actuator when the supply valves 42a, 42b are open. The power consumption then results from the power consumption of the linear actuator 35 and the two supply valves 42a, 42b.
  • FIG. 4 shows a graph of the power consumption of a hydraulic valve over time when locking the pressure applied in the wheel brakes for the brake systems 1, 20 and 30.
  • the power consumption is zero, since the valve is open without current.
  • the current demand increases rapidly to a maximum value that must be maintained as long as the valve is to be kept closed. Only when the valve opens again does the current fall back to zero.
  • FIG. 5 shows the current consumption 51 of a motor of the electromechanical parking brake.
  • the current When applying the electromechanical parking brake, the current first rises steeply to the starting current of the motor, but then falls to a normal operating current of the motor, at which the current remains until the brake pads touch the brake discs and the motor must therefore overcome a greater counterforce. With this increase in clamping force, the current increases essentially linearly until the desired clamping force is reached. The current then falls back to zero and remains at zero until the electromechanical parking brake is to be released again. The current rises again briefly when the motor starts up and again remains at the motor's normal operating current while the brake pads are retracted. Since the electromechanical parking brake therefore only has a power requirement when applying and releasing, the entire energy requirement is independent of the Total time the electromechanical parking brake remains in the engaged state.
  • a current monitoring unit 54 has a hydraulic current monitor 52, which determines the current requirement 50 of the hydraulic service brake directly after braking to a standstill while a brake pressure is maintained by means of the hydraulic service brake.
  • this is the valve flow of the master cylinder valve 11, with which the hydraulic pressure in the wheel brakes 6, 7, 8, 9 is blocked.
  • it is the valve flow of the two master cylinder valves 22 with which the pressure in the wheel brakes 27a, 27b, 27c, 27d is blocked.
  • it is the flow of the two master cylinder valves 42a, 42b, with which the pressure in the wheel brakes is locked.
  • the hydraulic current monitor 52 calculates the total energy consumption as a function of the idle time.
  • a current monitor 53 of the electromechanical parking brake measures its energy consumption when applying and releasing the parking brake and stores this value in a memory area provided for this purpose. After braking to a standstill, the energy consumption value of the last parking brake actuation can be read out.
  • the determined values are transmitted from the current monitoring unit 54 to a handover determination unit 57 .
  • one Downtime estimation unit 55 is provided, which can be integrated, for example, in a traffic light. For a vehicle that has been braked to a standstill, this determines how long the vehicle is likely to remain at a standstill. For example, a traffic light knows how much time is left before it turns green again.
  • the expected downtime can be estimated from this.
  • This determined expected downtime is transmitted to the vehicle and the handover determination unit 57 by means of a communication unit 56 .
  • step 61 the program is started, for example as soon as the vehicle has been braked to a standstill.
  • step 63 it is then queried whether the vehicle is being held at a standstill by means of the automatic vehicle holding function. If this is not the case, then in step 62 the program is ended. If the vehicle is held at a standstill by means of the automatic vehicle stopping function, it is checked in step 64 whether the driver has selected an ECO mode using a switch provided for this purpose. If this is not the case, the vehicle should continue to be held by means of the hydraulic service brake because of the greater comfort (step 68). The program ends in step 62 accordingly.
  • step 62 If ECO mode is selected, it is next checked whether the expected energy requirement of the hydraulic service brake for holding the vehicle at a standstill for an expected standstill time exceeds the energy requirement of the electromechanical parking brake. If this is not the case, the vehicle remains in a hydraulic holding mode in step 68. Otherwise, in step 67, a transfer to the electromechanical parking brake is carried out immediately. Thereafter, the program is ended (step 62).
  • ECO mode it is next checked whether the expected energy requirement of the hydraulic service brake for holding the vehicle at a standstill for an expected standstill time exceeds the energy requirement of the electromechanical parking brake. If this is not the case, the vehicle remains in a hydraulic holding mode in step 68. Otherwise, in step 67, a transfer to the electromechanical parking brake is carried out immediately. Thereafter, the program is ended (step 62).

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Bremsanlage (1, 2, 3) eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine hydraulische Betriebsbremse und zumindest eine elektromechanische Parkbremse, wobei das Fahrzeug durch Druckaufbau in der hydraulischen Betriebsbremse in den Stillstand gebremst wird. Zum Energiesparen empfängt das Fahrzeug eine erwartete Stillstandzeit, und bestimmt aus der erwarteten Stillstandzeit und einem Strombedarf der hydraulischen Betriebsbremse (50) zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand einen erwarteten hydraulischer Energiebedarf (52). Dieser wird mit einem erwarteten Energiebedarf (53) der elektromechanischen Parkbremse verglichen, wobei von der hydraulischen Betriebsbremse auf die elektromechanische Parkbremse umgeschaltet wird, wenn der erwartete hydraulische Energiebedarf (52) größer ist als der erwartete Energiebedarf (53) der elektromechanischen Parkbremse.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUM STEUERN EINER BREMSANLAGE EINES KRAFTFAHRZEUGS UND BREMSANLAGE EINES KRAFTFAHRZEUGS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine hydraulische Betriebsbremse und zumindest eine elektromechanische Parkbremse, wobei das Fahrzeug durch Druckaufbau in der hydraulischen Betriebsbremse in den Stillstand gebremst wird.
In heutigen Kraftfahrzeug Bremsanlagen werden eine Vielzahl automatischer Sicherheitsfunktionen und Komfortfunktionen umgesetzt, die den Fahrer beim Steuern des Kraftfahrzeugs unterstützen. Eine automatische Fahrzeughaltefunktion (automatic vehicle hold - AVH) sorgt dafür, dass nach einer Bremsung in den Stillstand unabhängig von einer Bremspedalbetätigung durch den Fahrer weiter eine Bremskraft an den Radbremsen anliegt, um das Fahrzeug, insbesondere an Steigungen, im Stillstand zu halten.
Gerade bei Elektrofahrzeugen mit ihrem sehr begrenzten Energiespeicher ist es dabei entscheidend, eine solche Funktion möglichst energiesparend umzusetzen. Dazu ist es beispielsweise bekannt, einen vom Fahrer aufgebauten Bremsdruck für die Bremsung in den Stillstand, durch Schließen hydraulischer Ventile in den Radbremsen einzusperren, um so den Bremsdruck aufrechtzuerhalten. Da die hydraulischen Ventile von Bremsanlagen jedoch elektromagnetisch angesteuert werden, wird zum Halten der Ventile ein elektrischer Strom benötigt.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Steuern einer Bremsanlage nach dem Bremsen in den Stillstand anzugeben, welches den Energiebedarf weiter minimiert.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 zum Steuern einer Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine hydraulische Betriebsbremse und zumindest eine elektromechanische Parkbremse, wobei das Fahrzeug durch Druckaufbau in der hydraulischen Betriebsbremse in den Stillstand gebremst wird. Das Fahrzeug empfängt erfindungsgemäß eine erwartete Stillstandzeit oder Stillstandsinformationen aus denen das Fahrzeug die Stillstandszeit bestimmen kann, und berechnet aus der erwarteten Stillstandzeit und einem Strombedarf der hydraulischen Betriebsbremse zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand einen erwarteten Energiebedarf der hydraulischen Betriebsbremse im Folgenden als erwarteter hydraulischer Energiebedarf bezeichnet. Dieser wird mit einem erwarteten Energiebedarf der elektromechanischen Parkbremse verglichen, wobei von der hydraulischen Betriebsbremse auf die elektromechanische Parkbremse umgeschaltet wird, wenn der erwartete hydraulische Energiebedarf größer ist als der erwartete Energiebedarf der elektromechanischen Parkbremse. Die Verfahrensschritte können beispielsweise von einer Recheneinheit im Bremssystem umgesetzt werden. Die Verfahrensschritte werden dabei sofort oder zumindest möglichst zeitnah nach Erreichen des Stillstands umgesetzt, sodass die Umschaltung dann so schnell wie möglich erfolgen kann und nicht erst eine vorbestimmte Wartezeit abgewartet werden muss. Da somit immer die energetisch günstigste Variante für das Halten des Fahrzeugs im Stillstand ausgewählt wird, kann Energie eingespart werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Fahrzeug nach der Bremsung in den Stillstand mittels einer automatischen Haltefunktion unabhängig von einer Bremspedalstellung im Stillstand gehalten. Eine solche automatische Fahrzeughaltefunktion (AVH) kann beispielsweise im Bremssystem implementiert sein.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird durch die automatische Haltefunktion zum Halten des Fahrzeugs mittels der hydraulischen Betriebsbremse ein Bremsdruck der hydraulischen Betriebsbremse in den Radbremsen des Fahrzeugs einsperrt. Bei dem Bremsdruck der hydraulischen Betriebsbremse kann es sich um den für die Bremsung in den Stillstand aufgebauten Bremsdruck handeln. Alternativ kann der Bremsdruck vor dem Einsperren mit einer Druckbeaufschlagungseinheit der Bremsanlage auf einen Wert erhöht werden, der dazu geeignet ist, das Fahrzeug im Stillstand zu halten.
Insbesondere bei der Bremsung an einer Steigung kann zum Halten des Fahrzeugs ein größerer Bremsdruck benötigt werden als für die Bremsung in den Stillstand. Das Einsperren des hydraulischen Bremsdrucks kann durch Schließen eines hydraulischen, insbesondere stromlos offenen, Ventils erreicht werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung empfängt das Fahrzeug die Stillstandzeit von einer fahrzeugexternen Quelle, insbesondere einer Ampel und/oder einem anderen Fahrzeug. Dazu kann das Fahrzeug mit einer drahtlosen Empfangseinrichtung ausgestattet sein. Eine Ampel kann dann beispielsweise Informationen versenden, wann Sie wieder auf grün umschaltet. Damit ist es besonders einfach möglich abzuschätzen, wie lange das Fahrzeug im Stillstand verbleiben wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird der Strombedarf der hydraulischen Betriebsbremse zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand nach der Bremsung in den Stillstand gemessen. Alternativ kann ein vorbestimmter Wert für den Strombedarf der hydraulischen Betriebsbremse verwendet werden. Da dieser Wert jedoch von vielen Parametern, insbesondere dem aufrechterhaltenen Bremsdruck abhängt, ist es jedoch genauer, den tatsächlichen Strombedarf zu messen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Strombedarf der hydraulischen Betriebsbremse den Strombedarf der stromgesteuerten hydraulischen Ventile. Das Fahrzeug kann auf verschiedene Weisen im Stillstand gehalten werden. Beispielsweise kann ein Bremsdruck mittels einer Druckbeaufschlagungseinheit, insbesondere einem Linearaktuator aufrechterhalten werden. Am energieeffizientesten ist es jedoch, einen einmal aufgebrachten Bremsdruck durch schalten elektromechanischer Ventile in den Radbremsen einzusperren. Somit ist das Halten des Ventils im geschlossenen Zustand der einzig relevante Strombedarf der Betriebsbremse.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird als erwarteter Energiebedarf der elektromechanischen Parkbremse der Energiebedarf der elektromechanischen Parkbremse der letzten Aktuierung der elektromechanischen Parkbremse verwendet. Dazu wird insbesondere bei einem Anspannen und nachfolgenden Lösen der elektromechanischen Parkbremse der Strombedarf gemessen, und direkt oder ein daraus berechneter Energiebedarf in einem dafür vorgesehenen Speicherbereich abgelegt. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der gespeicherte Wert entsprechend ausgelesen werden. Somit wird bei jedem tatsächlich durchgeführten Anspannen und Lösen der elektromechanischen Parkbremse der benötigte Energiebedarf neu bestimmt, sodass immer ein aktueller Wert verwendet wird.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nur auf die elektromechanische Parkbremse umgeschaltet, wenn ein Eco-Schalter des Fahrzeugs aktiviert ist. Da durch das Umschalten auf die elektromechanische Parkbremse Komforteinbußen, wie beispielsweise unangenehme Geräusche auftreten können, kann der Fahrer mittels eines ECO-Schalters selbst wählen, ob ihm die Energieeinsparung wichtiger ist als maximaler Komfort.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird nur dann auf die elektromechanische Parkbremse umgeschaltet, wenn der erwartete hydraulische Energiebedarf zumindest um einen vorbestimmten Differenzbetrag größer ist als der erwartete Energiebedarf der elektromechanischen Parkbremse. Damit wird nicht schon bei sehr kleinen Energieeinsparungen auf die Parkbremse umgeschaltet, sondern erst, wenn eine größere Energieeinsparung zu erwarten ist, welche insbesondere die Nachteile durch verminderten Komfort ausgleicht. Der vorbestimmten Differenzbetrag kann dabei fest in dem Bremssystem hinterlegt sein oder durch einen Fahrer eingestellt werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug. Gerade bei Elektrofahrzeugen bietet es sich an, den Energieverbrauch so gut wie möglich zu reduzieren, um die Reichweite des Fahrzeugs zu erhöhen.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine Bremsanlage für ein Kraftfahrzeug aufweisend eine hydraulische Betriebsbremse und zumindest eine elektromechanische Parkbremse. Erfindungsgemäß ist eine Recheneinheit vorgesehen, die dazu eingerichtet ist, eines der vorstehenden Verfahren durchzuführen.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
Fig. 1 zeigt schematisch die Hydraulik einer erfindungsgemäßen Bremsanlage einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 zeigt schematisch die Hydraulik einer erfindungsgemäßen Bremsanlage einer zweiten Ausführungsform,
Fig. 3 zeigt schematisch die Hydraulik einer erfindungsgemäßen Bremsanlage einer dritten Ausführungsform,
Fig. 4 zeigt einen Graphen mit dem Zeitverlauf des Ventilstroms eines hydraulischen Ventils einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,
Fig. 5 zeigt einen Graphen mit dem Zeitverlauf des Motorstroms einer elektromechanischen Parkbremse einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,
Fig. 6 zeigt einen Graphen mit einem Vergleich der Energiebedarfe von hydraulischer Bremse und elektromechanischer Parkbremse,
Fig. 7 zeigt schematisch das Grundprinzip einer erfindungsgemäßen Bremsanlage,
Fig. 8 zeigt ein Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens; Figur 1 zeigt den hydraulischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Bremsanlage 1 erster Ausführungsform, die im normalen Betriebsmodus nach einem brake-by-wire Verfahren arbeitet. Bei einer Bremspedalbetätigung wird ein Hauptbremszylinder 3 aktuiert, welcher hydraulisches Volumen über ein Simulatorventil 10 in einen Simulator 4 verschiebt. Dieser sorgt dafür, dass das Verhalten des Bremspedals dem einer mechanischen Bremse entspricht. Gleichzeitig wird ein Linearaktuator 5 angesteuert, über ein geöffnetes Versorgungsventil (PFV) 12 hydraulisches Volumen über geöffnete Einlassventile 14 in die einzelnen Radbremsen 6, 7, 8, 9 zu verschieben. Ein Hauptzylinderventil 11 (MCV) ist im Normalbetrieb geschlossen, wodurch der Hauptbremszylinder 3 keine Verbindung zu den einzelnen Radbremsen 6, 7, 8, 9 aufweist. Ein im Normalbetrieb geöffnetes Kreistrennventil 13 ermöglicht die Trennung des Bremskreises in zwei unabhängige Teilkreise.
Beispielsweise bei einer ABS Funktion können die Auslassventile 15 der einzelnen Radbremsen 6, 7, 8, 9 geöffnet werden um den Druck der Radbremsen 6, 7, 8, 9 abzubauen. Die Bremsflüssigkeit fließt dann zurück in ein Bremsflüssigkeitsreservoir 2.
Zum Ausführen einer automatischen Fahrzeughaltefunktion nach einer Bremsung in den Stillstand kann ein durch den Linearaktuators 5 erzeugter Bremsdruck an den einzelnen Radbremsen 6, 7, 8, 9 eingesperrt werden. Hierzu wird neben dem geschlossenen Hauptzylinderventil 11 auch das Versorgungsventil 12 geschlossen. Da das Versorgungsventil 12 stromlos geschlossen ist ergibt sich der gesamte Strombedarf der hydraulischen Bremsanlage zum Aufrechterhalten des Bremsdrucks und damit zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand über den Strombedarf des Hauptzylinderventils (MCV) 11 .
Alternativ kann der Bremsdruck auch bei geöffnetem Versorgungsventil durch Halten des Linearaktuators aufrechterhalten werden.
In Figur 2 ist eine Bremsanlage 20 einer zweiten Ausführungsform dargestellt. In einem normalen Bremsbetrieb wird ein durch einen Tandemhauptbremszylinder 21 erzeugter Bremsdruck durch ein geöffnetes Hauptbremszylinderventil 22 und entsprechende Einlassventile 23a, 23b zu den einzelnen Radbremsen 27a, 27b geleitet. Ein Pumpenventil (EUV) 25 ist dabei geschlossen. Für einen fahrerunabhängigen Bremsdruckaufbau wird hingegen das Hauptzylinderventil 22 geschlossen und das Pumpenventil 25 geöffnet und durch die hydraulische Pumpe 26 hydraulisches Volumen durch die Einlassventile 23a, 23b in die Radbremsen 27a, 27b geleitet. Die Funktion des unteren Bremskreises und damit die Versorgung der Radbremsen 27c, 27d läuft äquivalent.
Zur Umsetzung einer automatischen Fahrzeughaltefunktion nach einer Bremsung in den Stillstand wird ein in den Radbremsen 27a, 27b, 27c, 27d aufgebauter Bremsdruck durch Schließen des Hauptzylinderventils 22 und des Pumpenventils 25 eingesperrt. Da das Pumpenventil 25 stromlos geschlossen ist, ergibt sich der Strombedarf der Bremsanlage 20 zum Halten des Bremsdrucks und damit zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand über den Strombedarf des Hauptzylinderventils 22.
In Figur 3 ist eine weitere Bremsanlage 30 einer dritten Ausführungsform dargestellt, die in einem normalen Betriebsmodus ebenfalls in dem sogenannten brake-by-wire Betrieb arbeitet. Ein mittels Krafteinwirkung auf ein Bremspedal durch den Tandemhauptbremszylinder 33 erzeugter Druck wird von einer ersten Kammer des Tandemhauptbremszylinders 33 über ein Simulatorventil 40 in einen Simulator 34 geleitet, um ein passendes Pedalgefühl zu simulieren. Eine zweite Kammer des Tandemhauptbremszylinders 33 ist lediglich mit einem geschlossenen Hauptzylinderventil 41a verbunden. Da auch das Hauptzylinderventil 41 b geschlossen ist, ist der Hauptbremszylinder 33 vollständig von den einzelnen Radbremsen abgekoppelt. Basierend auf der Bremsanforderung wird ein Linearaktuator 35 aktiviert der über geöffnete Versorgungsventile 42a und 42b und durch die geöffneten Einlassventile 44a, 44b, 44c, 44d die Radbremsen mit Druck beaufschlagt. Zur Umsetzung einer ABS Funktion kann wiederum ein Druckabbau mittels der Auslassventile 45a, 45b, 45c, 45d erfolgen.
Zur Umsetzung einer automatischen Fahrzeughaltefunktion nach einer Bremsung in den Stillstand werden neben dem bereits geschlossenen Hauptzylinderventilen 41 a und 41 b auch die Versorgungsventile 42a und 42b geschlossen, sodass ein in die Radbremsen eingebrachter Bremsdruck in diesen eingesperrt wird. Da die Versorgungsventile 42a, 42b stromlos geschlossen sind, ergibt sich der Stromverbrauch zum Halten des Bremsdrucks in den Radbremsen und damit zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand über den Stromverbrauch der beiden Hauptzylinderventile 41 a und 41 b. Auch in der Bremsanlage 30 kann der Bremsdruck alternativ bei geöffneten Versorgungsventile 42a, 42b mittels des Linearaktuators gehalten werden. Der Stromverbrauch ergibt sich dann über den Stromverbrauch des Linearaktuators 35 und der beiden Versorgungsventile 42a, 42b.
Fig. 4 zeigt einen Graphen mit dem zeitlichen Verlauf des Stromverbrauchs eines hydraulischen Ventils beim Einsperren des aufgebrachten Drucks in den Radbremsen für die Bremsanlagen 1 , 20 und 30. Im offenen Zustand ist der Stromverbrauch null, da es sich um ein stromlos offenes Ventil handelt. Sobald das hydraulische Ventil geschlossen wird, steigt der Strombedarf rapide auf einen Maximalwert an, der solange gehalten werden muss, wie das Ventil geschlossen gehalten werden soll. Erst beim erneuten Öffnen des Ventils fällt der Strom wieder auf null ab.
Fig. 5 zeigt im Gegensatz dazu den Stromverbrauch 51 eines Motors der elektromechanischen Parkbremse. Beim Anspannen der elektromechanischen Parkbremse steigt der Strom erst steil auf den Anlaufstrom des Motors an, fällt dann aber auf einen normalen Betriebsstrom des Motors ab, auf dem der Strom verbleibt, bis die Bremsbeläge die Bremsscheiben berühren und der Motor somit eine größere Gegenkraft überwinden muss. Bei diesem erhöhen der Spannkraft steigt der Strom im Wesentlichen linear an, bis die gewünschte Spannkraft erreicht ist. Danach fällt der Strom wieder auf null ab und verbleibt auf null, bis die elektromechanische Parkbremse wieder gelöst werden soll. Dabei steigt der Strom wieder kurzzeitig an, wenn der Motor anläuft und verbleibt wieder auf dem normalen Betriebsstrom des Motors, während die Bremsbeläge zurückgefahren werden. Da die elektromechanische Parkbremse demnach nur beim Anspannen und Lösen einen Strombedarf aufweist, ist der gesamte Energiebedarf unabhängig von der Gesamtzeit, die die elektromechanische Parkbremse im angespannten Zustand verbleibt.
In Fig. 6 ist nun der Vergleich der benötigten Gesamtenergien in Abhängigkeit der Stillstandzeit für die hydraulische Betriebsbremse 52 und die elektromechanische Parkbremse 53 dargestellt. Da der Gesamtenergieverbrauch der elektromechanischen Parkbremse 53 unabhängig von der Stillstandzeit ist, ist dieser eine horizontale Gerade. Der Gesamtenergieverbrauch der hydraulischen Betriebsbremse 52 steigt hingegen linear mit der Stillstandzeit an. In Abhängigkeit der genauen Stromwerte existiert ein Kreuzungspunkt, der eine Stillstandzeit angibt, ab der es energetisch günstiger ist, auf die elektromechanische Parkbremse umzuschalten.
Fig. 7 zeigt schematisch eine Implementierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer Bremsanlage. Eine Stromüberwachungseinheit 54 weist eine hydraulische Strom Überwachung 52 auf, die direkt nach einer Bremsung in den Stillstand, während ein Bremsdruck mittels der hydraulischen Betriebsbremse aufrechterhalten wird, den Strombedarf 50 der hydraulischen Betriebsbremse bestimmt. Dies ist in der ersten Ausführungsform der Ventilstrom des Hauptzylinderventils 11 , mit welchem der hydraulische Druck in den Radbremsen 6, 7, 8, 9 eingesperrt wird. In der zweiten Ausführungsform handelt es sich um den Ventilstrom der beiden Hauptzylinderventile 22, mit denen der Druck in den Radbremsen 27a, 27b, 27c, 27d eingesperrt wird. In der dritten Ausführungsform handelt es sich um den Strom der beiden Hauptzylinderventile 42a, 42b, mit denen der Druck in den Radbremsen eingesperrt wird. Aus dem jeweiligen Strom berechnet die hydraulische Strom Überwachung 52 den Gesamtenergieverbrauch in Abhängigkeit der Stillstandzeit. Eine Stromüberwachung 53 der elektromechanischen Parkbremse misst beim Anspannen und Lösen der Parkbremse deren Energieverbrauch und legt diesen Wert in einem dafür vorgesehenen Speicherbereich ab. Nach der Bremsung in den Stillstand kann so der Energieverbrauchswert der letzten Parkbremsaktuierung ausgelesen werden. Die ermittelten Werte werden von der Stromüberwachungseinheit 54 an eine Übergabebestimmungseinheit 57 übermittelt. Außerdem ist eine Stillstandzeitabschätzungseinheit 55 vorgesehen, welche beispielsweise in einer Verkehrsampel integriert sein kann. Diese ermittelt für ein Fahrzeug, welches in den Stillstand abgebremst wurde, die Zeit, wie lange das Fahrzeug voraussichtlich im Stillstand verbleiben wird. Beispielsweise kennt eine Verkehrsampel die verbleibende Zeitspanne, bis diese wieder auf Grün schaltet. Je nach Position des Fahrzeugs in einer Warteschlange an der Verkehrsampel kann daraus die erwartete Stillstandzeit abgeschätzt werden. Diese ermittelte erwartete Stillstandzeit wird mittels einer Kommunikationseinheit 56 an das Fahrzeug und die Übergabebestimmungseinheit 57 übermittelt. Diese bestimmt für die empfangene erwartete Stillstandzeit den erwarteten Energieverbrauch der hydraulischen Betriebsbremse und der elektromechanischen Parkbremse und vergleicht diese miteinander. Ist es energetisch günstiger, auf die elektromechanische Parkbremse umzuschalten, so wird ein entsprechender Umschaltbefehl 58 ausgegeben.
In Fig. 8 ist nun das erfindungsgemäße Verfahren als Flussdiagramm dargestellt. In Schritt 61 wird da Programm gestartet, beispielsweise sobald das Fahrzeug in den Stillstand abgebremst wurde. In Schritt 63 wird dann abgefragt, ob das Fahrzeug mittels automatischer Fahrzeughaltefunktion im Stillstand gehalten wird. Ist dies nicht der Fall, so wird in Schritt 62 das Programm beendet. Wird das Fahrzeug mittels automatischer Fahrzeughaltefunktion im Stillstand gehalten, so wird in Schritt 64 überprüft, ob der Fahrer an einem dafür vorgesehenen Schalter einen ECO-Modus ausgewählt hat. Ist dies nicht der Fall, so soll das Fahrzeug aufgrund des höheren Komforts weiterhin mittels der hydraulischen Betriebsbremse gehalten werden (Schritt 68). Das Programm wird entsprechend in Schritt 62 beendet. Bei ausgewähltem ECO-Modus wird als nächstes überprüft, ob der erwartete Energiebedarf der hydraulischen Betriebsbremse zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand für eine erwartete Stillstandzeit den Energiebedarf der elektromechanischen Parkbremse übersteigt. Ist dies nicht der Fall, so verbleibt das Fahrzeug im einem hydraulischen Haltemodus in Schritt 68. Andernfalls wird in Schritt 67 sofort eine Übergabe an die elektromechanische Parkbremse durchgeführt. Danach wird das Programm beendet (Schritt 62). Bezugszeichenliste
1 Bremsanlage erste Ausführungsform
2 Reservoir
3 Hauptbremszylinder
4 Simulator
5 Linearaktuator
6 Radbremse
7 Radbremse
8 Radbremse
9 Radbremse
10 Simulatorventil
11 Hauptbremszylinderventil (MCV)
12 Versorgungsventil (PFV)
13 Kreistrennventil (CSV)
14 Einlassventil
15 Auslassventil
16 Systemdrucksensor
17 Hauptbremszylinderdrucksensor
20 Bremsanlage zweite Ausführungsform
21 Hauptbremszylinder
22 Hauptbremszylinderventil (MCI)
23 Einlassventil
24 Auslassventil
25 Pumpenventil (EUV)
26 Hydraulische Pumpe
27 Radbremse
28 Niederdruckspeicher
30 Bremsanlage dritte Ausführungsform
33 Tandenhauptbremszylinder
34 Simulator
35 Linearaktuator
40 Simulatorventil Absperrventil (MCV) Versorgungsventil (PFV) Einlassventil
Auslassventil
Ventilstrom
Motorstrom
Energiebedarf Hydraulik Energiebedarf EPB Strom Überwachung Stillstandzeitabschätzung Datenübermittlung Übergabebestimmung
Übergabe
Start
Ende
Abfrage Fahrzeughalten?
Abfrage ECO-Modus Empfang Stillstandzeit
Vergleich Energiebedarf Übergabe an EPB
Hydraulisches Fahrzeughalten

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Steuern einer Bremsanlage (1 , 2, 3) eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine hydraulische Betriebsbremse und zumindest eine elektromechanische Parkbremse, wobei das Fahrzeug durch Druckaufbau in der hydraulischen Betriebsbremse in den Stillstand gebremst wird dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug eine erwartete Stillstandzeit empfängt oder aus empfangenen Stillstandsinformationen berechnet, und aus der erwarteten Stillstandzeit und einem Strombedarf der hydraulischen Betriebsbremse (50) zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand ein erwarteter hydraulischer Energiebedarf (52) berechnet wird und dieser mit einem erwarteten Energiebedarf (53) der elektromechanischen Parkbremse verglichen wird, wobei von der hydraulischen Betriebsbremse auf die elektromechanische Parkbremse umgeschaltet wird, wenn der erwartete hydraulische Energiebedarf (52) größer ist als der erwartete Energiebedarf (53) der elektromechanischen Parkbremse.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug nach der Bremsung in den Stillstand mittels einer automatischen Haltefunktion unabhängig von einer Bremspedalstellung im Stillstand gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die automatische Haltefunktion zum Halten des Fahrzeugs mittels der hydraulischen Betriebsbremse einen, insbesondere für die Bremsung aufgebauten, Bremsdruck der hydraulischen Betriebsbremse durch Schließen zumindest eines, insbesondere stromlos offenen, hydraulischen Ventils (11 , 12, 22, 25, 41 , 42) in Radbremsen des Fahrzeugs einsperrt.
4. Verfahren nach Anspruch einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug die Stillstandzeit oder die Stillstandsinformationen von einer fahrzeugexternen Quelle (55), insbesondere einer Ampel und/oder einem anderen Fahrzeug empfängt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strombedarf (50) der hydraulischen Betriebsbremse zum Halten des Fahrzeugs im Stillstand nach der Bremsung in den Stillstand gemessen wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Strombedarf der hydraulischen Betriebsbremse den Strombedarf (50) der stromgesteuerten hydraulischen Ventile umfasst.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als erwarteter Energiebedarf (53) der elektromechanischen Parkbremse der Energiebedarf der elektromechanischen Parkbremse der letzten Aktuierung der elektromechanischen Parkbremse verwendet wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur auf die elektromechanische Parkbremse umgeschaltet wird, wenn ein Eco-Schalter des Fahrzeugs aktiviert ist.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur dann auf die elektromechanische Parkbremse umgeschaltet wird, wenn der erwartete hydraulische Energiebedarf (52) zumindest um einen vorbestimmten Differenzbetrag größer ist als der erwartete Energiebedarf (53) der elektromechanischen Parkbremse.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug ein Elektrofahrzeug ist.
11 . Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs aufweisend eine hydraulische Betriebsbremse und zumindest eine elektromechanische Parkbremse, dadurch gekennzeichnet, dass eine Recheneinheit der Bremsanlage dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10 durchzuführen.
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