DE10124593A1 - Verfahren zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Fahrzeugeschwindigkeitsregeleinheit - Google Patents

Verfahren zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Fahrzeugeschwindigkeitsregeleinheit

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Abstract

Das vorliegende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Fahrerwunsch nach stärkerer Verzögerung erkannt wird, die Bremskraft nach Maßgabe einer verschobenen Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie mit einem normalen Verstärkungsfaktor (V) geregelt wird, die um die zuletzt durch die Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit eingestellte Bremskraft gegenüber der normalen Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie verschoben ist, dass, wenn anschließend ein Fahrerwunsch nach einer Verringerung der Verzögerung erkannt wird, die Bremskraft nach Maßgabe einer Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie mit einem größeren Verstärkungsfaktor verringert wird, dass, wenn anschließend ein Fahrerwunsch nach stärkerer Verzögerung erkannt wird, die Bremskraft nach Maßgabe einer überleitenden Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie geregelt wird, welche, von der Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie mit dem größeren Verstärkungsfaktor ausgehend, zu dem Punkt der maximalen Bremskraft der normalen Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie führt, und dass anschließend die Bremskraft nach Maßgabe der normalen Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie geregelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung einer aktiven, fremdeingriffsfähigen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit, durch die eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit mittels eines automatischen Eingriffs in die Bremsregelung einstellbar ist.
Bremsenregelungsanlagen mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit, die eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit mittels eines automatischen Bremseingriffs einstellt, sind bekannt.
Besonders günstige Voraussetzungen für einen automatischen Bremseneingriff durch eine Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit sind bei aktiven, fremdeingriffsfähigen Bremsanlagen gegeben, bei denen eine Fremdenergiequelle, die nicht direkt von der Fahrerkraft abhängt, ansteuerbar ist, um von der Bremsenbetätigung des Fahrers im Grundsatz unabhängig die Radbremsen mit Bremskraft zu beaufschlagen. Hier kann auch die Bremssystemverstärkung und ein Bremsdruck- oder Fahrzeugverzögerungsoffset technisch relativ einfach vorbestimmt bzw. verändert werden. Derartige Bremsanlagen sind insbesondere optimierte hydraulische Bremsen (OHB) oder Brake-by-wire-Bremsanlagen, wie elektrohydraulische Bremsen (EHB) oder elektromechanische Bremsen (EMB).
Die Bremskraft kann durch eine Fremdansteuerung des pneumatischen Bremskraftverstärkers aufgebracht werden oder es erfolgt eine aktive Krafterhöhung durch eine geeignete Regelung von hydraulischen oder mechanischen Komponenten des Bremssystems.
Bei der OHB werden hydraulische Radbremsen verwendet, die mit dem Bremspedal im Normalbremsfall hydraulisch verbunden sind, wobei die Bremskraftverstärkung durch hydraulische Bremskraftverstärker erfolgt.
Bei Brake-by-wire-Bremsanlagen wird die Betätigung des Bremspedals durch eine Sensoreinrichtung erfasst und in entsprechende Eingangsignale für eine Steuereinheit zur Ansteuerung der Bremsanlage umgewandelt wird. Die Steuereinheit steuert eine Fremdenergiequelle (Druckquelle bzw. Kraftquelle), dass bedeutet im Grundsatz eine fahrerkraftunabhängige Energiequelle an, durch welche die Radbremsen mit Bremsdruck oder Bremskraft beaufschlagbar sind. Das für den Fahrer gewohnte Pedalgefühl wird durch einen Bremspedalwegsimulator (Simulator) erzeugt. Der Bremsdruck bzw. die Bremskraft kann durch hydraulische Aktuatoren im Fall einer elektrohydraulischen Bremse (EHB) oder durch elektromechanische Aktuatoren bei einer elektromechanischen Bremse (EMB) an den Radbremsen aufgebracht werden. Im Fall der EHB wird meist eine hydraulische Motor-Pumpen-Einheit mit Hochdruckspeicher als Fremdenergiequelle eingesetzt, mittels der die Radbremsen über hydraulische Leitungen mit Bremsdruck beaufschlagbar sind. Ergänzend wird für eine mögliche detaillierte Anordnung der hydraulischen Komponenten des Brake-by-wire- Bremssystems und für deren Funktionsweise auf die DE 197 18 533 A1 hingewiesen. Bei der EMB werden die Bremsbeläge gegen die Bremsscheibe oder Trommel mittels elektromechanischer Aktuatoren gepresst. Dabei werden keine hydraulischen Komponenten benötigt. Die elektromechanischen Aktuatoren werden durch ein elektrisches Energieversorgungs-System des Kraftfahrzeugs als Energiequelle versorgt.
Aufgabe der Erfindung ist es, das Verfahren nach dem Stand der Technik zu verbessern und insbesondere für eine Brake­ by-wire-Bremsanlage die Übernahme der Kontrolle des Bremsvorgangs von einem automatischen Bremseingriff der Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit auf eine fahrerbestimmte Bremsbetätigung ohne eine Unstetigkeit und gut dosierbar zu gestalten.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche.
Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Unteransprüchen angegeben.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht im wesentlichen vor, dass wenn ein Fahrerwunsch nach stärkerer Verzögerung, das bedeutet eine stärkere Verzögerung als die durch die Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit eingesteuerte Fahrzeugverzögerung, erkannt wird, die Bremskraft nach Maßgabe einer verschobenen Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie mit einem normalen Verstärkungsfaktor (V) geregelt wird, die um den zuletzt durch die Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit eingestellte Bremskraft gegenüber der normalen Pedalweg-Bremskraft- Kennlinie verschoben ist. Wird anschließend ein Fahrerwunsch nach einer Verringerung der Verzögerung bzw. einem Lösen der Bremse erkannt, dann bedeutet dies, dass die Fahrzeugverzögerung bzw. Bremsleistung durch den Fahrer nicht mehr gewünscht wird. Dann muß ein Übergang von der automatischen Kraftbeaufschlagung der Radbremsen auf eine Kraftbeaufschlagung nach Maßgabe der Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung, dass bedeutet fahrerwunschabhängig, erfolgen. Bei diesem Übergang wird die Bremskraft nach Maßgabe einer vorgegebenen oder berechneten Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie mit einem größeren Verstärkungsfaktor verringert, der größer ist als der Verstärkungsfaktor der normalen Pedalweg-Bremskraft- Kennlinie. Damit liegt diese Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie zwischen der verschobenen Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie mit normalem Verstärkungsfaktor und einer normalen - nicht verschobenen - Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie. Der Begriff "normale Kennlinie" bedeutet hier eine Kennlinie, die ursprünglich für die allein fahrerwunschabhängige, vom Bremsassistent-System unbeeinflusste Bremsensteuerung gilt. Wird dann wieder ein Fahrerwunsch nach stärkerer Verzögerung erkannt, wird die die Bremskraft nach Maßgabe einer überleitenden Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie geregelt, welche von der aktuellen Kennlinie mit größerem Verstärkungsfaktor den Punkt der normalen Kennlinie für maximale Bremswirkung auf dieser Kennlinie erreicht. Dies ist insbesondere dann er Fall, wenn der bereits zurückgelegte Pedalweg (s) geringer ist als der zur maximalen Verzögerung des Fahrzeugs bei einer Vollbremsung benötigte Pedalweg nach der normalen Kennlinie. Das Überleiten oder Angleichen der Pedalweg-Bremskraft- Kennlinie erfolgt insbesondere durch ein entsprechendes Annähern der Verstärkungsfaktoren. Anschließend wird die Bremskraft nach Maßgabe der normalen Pedalweg-Bremskraft- Kennlinie geregelt.
Der Begriff "Bremswunsch" bedeutet hier eine Fahrervorgabe, das heißt eine durch den Fahrer veranlasste Bremssteuerung, entsprechend seiner Pedalbetätigung (Pedalweg oder Pedalkraft).
Die Bezeichnung "Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie" beschreibt eine Kraftsollwert-Kurve, bei der für die jeweilige Pedalstellung (Pedalweg) eine bestimmte Bremskraft zugeordnet ist. Nach Maßgabe der Kraftsollwertkurve wird ein bestimmter Bremsdruck, ein Bremsmoment oder eine Fahrzeugverzögerung eingestellt. Diese Einstellung kann vorteilhaft durch Vorgabe bzw. Regelung des Verstärkungsfaktors erfolgen.
Der Verstärkungsfaktor ergibt sich dann aus dem Verhältnis der jeweiligen Bremskräfte, die dem für eine maximale Fahrzeugverzögerung (F 100%) vorgesehenen Pedalweg zugeordnet sind. Bei dem größeren Verstärkungsfaktor ist damit der zugeordnete Pedalweg sehr klein und bei dem normalen Verstärkungsfaktor ist der Pedalweg entsprechend lang.
Der Begriff "Bremskraft" ist erfindungsgemäß weit aufzufassen. Denn darunter sind auch sämtliche abgeleitete Größen zu verstehen, die durch eine Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung durch Ansteuerung der Fahrzeugbremsen ein Bremsmoment bewirken, wie eine in den Radbremsen eingesteuerte Kraft, ein Druck, ein Moment oder eine resultierende Fahrzeugverzögerung. In diesem Zusammenhang bedeutet der Begriff "Bremskraft oder Kraft" zum einen eine mechanische Kraft, beispielsweise eine Zuspannkraft an den elektromechanischen Bremsaktuatoren bei der EMB oder an hydraulischen Aktuatoren (hydraulische Radbremszylinder) bei der EHB. Andererseits sollen auch sämtliche damit in fester Beziehung stehende Größen oder abgeleitete Größen, wie ein hydraulischer Druck bei einer EHB, der durch die fremdbetätigbare Energiequelle erzeugt wird oder die entsprechenden Momente, mit umfaßt sein. Analog ist auch der Begriff "Kraftsollwert-Kurve" hier weit aufzufassen: Es sind damit sämtliche Zusammenhänge gemeint, wonach in Anhängigkeit von einer bestimmten Fahrervorgabe durch eine Betätigung der Bremsbetätigungseinrichtung die Bremsensteuerung beeinflusst wird, wie eine bestimmte in den Radbremsen einzustellende Kraft (Kraftsollwert-Kurve), ein Druck (Drucksollwert-Kurve), ein Bremsmoment (Bremsmomentsollwert-Kurve) oder eine Fahrzeugverzögerung (Fahrzeugverzögerungssollwert-Kurve).
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass die Steuerung der Bremskraft nach verschiedenen Pedalweg-Bremskraft- Kennlinien mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren (V) bei einer im wesentlichen unveränderten Pedalweg- Pedalkraft-Kennlinie erfolgt. Damit bleibt der automatische Bremsvorgang im wesentlichen rückwirkungsfrei auf das Bremspedal.
Es ist nach der Erfindung vorgesehen, dass nach dem Erkennen des Fahrerwunsches nach stärkerer Verzögerung - bei aktivierter Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit - die Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit zunächst deaktiviert wird. Durch die Deaktivierung der Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit wird zunächst grundsätzlich sichergestellt, daß der Fahrer autonom eine bestimmte, gewünschte Fahrzeugverzögerung anfordern und einstellen kann.
Erfindungsgemäß wird die Bremskraft in der Radbremse durch Fremdenergie, insbesondere durch einen hydraulischen Speicher und ein Motor-Pumpen-Aggregat, erzeugt und nach Maßgabe einer mittels eines Pedalwegsimulators und zugeordneter Sensoren erfaßten Bremskraftanforderung des Fahrers oder davon abgeleiteter Größen geregelt.
Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass mittels der überleitenden Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie eine rasche und kontinuierliche Annäherung der aktuellen Pedalweg- Bremskraft-Kennlinie an die normale Pedalweg-Bremskraft- Kennlinie erfolgt, wobei ein kontinuierlicher Übergang des Betätigungsgefühls für den Fahrer gewährleistet wird.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass zumindest die überleitende Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie und/oder die Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie mit einem größeren Verstärkungsfaktor berechnet werden nach Maßgabe einer aktuellen Bremskraft und einer aktuellen Pedalstellung.
Die Aufgabe wird ebenso durch Brake-by-wire-Bremsanlage mit einem Bremsassistent-Systems gelöst, die Mittel aufweist, zur Einstellung einer Kraftsollwertkurve nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Derartige Bremsanlagen sind besonders geeignet, da diese einen frei wählbaren Zusammenhang zwischen Betätigungsweg des Bremspedals Spedal und resultierende Bremskraft Fbrems ermöglichen.
Nach der Erfindung weist eine Brake-by-wire-Bremsanlage mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit Mittel auf, zur Einstellung einer Kraftsollwertkurve nach einem Verfahren gemäß der Erfindung.
Der Begriff Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausdrücklich nicht limitiert auf die Funktion oder Vorrichtung eines Geschwindigkeitsreglers im engeren Sinne (Tempomat). Vielmehr ist die Erfindung besonders vorteilhaft auch bei Regeleinheiten für die Fahrzeuggeschwindigkeit einsetzbar, die funktionell oder als eine Baueinheit einer Folge- oder Abstandsregelung (ACC-Systeme, ICC-Systeme, AICC-Systeme etc.) zugeordnet sind.
Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung (Figur) näher erläutert.
Die Figur zeigt verschiedene Bremskraft-Pedalweg-Kennlinien in z. B. einer Anwendung auf das EHB-System, wobei der resultierende Zusammenhang zwischen Pedalweg und Bremskraft durch die dicke, durchgezogene Linie dargestellt wird.
Bei einer ACC-Bremsung wird ohne das der Fahrer das Bremspedal betätigt ein Bremsdruck/Bremskraft aufgebracht. In der Figur ist diese Bremskraft mit Fvorfüll gekennzeichnet. Tritt nun der Fahrer hinzu, wird diese Bremskraft gespeichert und die normale Kennlinie (dünne, kurzgestrichelte Linie) auf diesen Punkt verschoben. Es ergibt sich die Kennlinie FACC (dünne, durchgezogene Linie). In jedem hier beschriebenen Fall erfährt der Fahrerfuß eine feste Reaktionskraft Fpedal durch den Simulator des Bremspedals (dünne, gepunktete Linie). Wird die Bremskraft weiter erhöht, so wird die Kennlinie FACC auf das Maximum der angeforderten ACC-Bremskraft hin verschoben. Bei weiterer Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer wird die resultierende Verstärkung kontinuierlich berechnet.
Löst der Fahrer anschließend die Bremse beim Pedalweg Saus,100%, so folgt er einer Kennlinie FV (dünne, langestrichelte Linie), mit der sich ergebenden Verstärkung VV. Dadurch übernimmt der Fahrer auf dem zuvor eingestellten Niveau der Fahrzeugverzögerung das Abbremsen des Fahrzeugs und stellt die von ihm gewünschte größere Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. geringere Fahrzeugverzögerung ein. Der Übergang zur ausschließlich fahrerbestimmten Bremsdruckeinsteuerung und damit Fahrzeugverzögerungsanforderung ist schon ab diesem Zeitpunkt für den Fahrer transparent.
Tritt der Fahrer wieder in das Bremspedal, so wird die Verstärkung V(s) über den weiteren Pedalweg so vermindert, dass bei dem Punkt der maximalen Verstärkung Z = 1 und beim Pedalweg Sn,100%, die normale Kennlinie Fnormal erreicht wird.
Damit wird eine angleichende Übergangs-Kennlinie FÜ erzeugt (Bereich FÜ der dicken, durchgezogenen Linie). Es erfolgt eine kontinuierliche Anpassung an die Fahrervorgabe in dem Sinne, daß der Fahrer möglichst rasch die ursprüngliche, normale Kennlinie erreicht. Ab diesem Zeitpunkt stellt sich die für ihn "gewohnte" Fahrzeugverzögerung ein. Das bedeutet, hier ist für den Fahrer sofort wieder das "gewohnte" Pedalgefühl erreicht, bei dem eine bestimmte Pedalstellung bzw. eine bestimmte Pedalrückstellkraft einen bestimmten Bremsdruck bzw. eine bestimmte Fahrzeugverzögerung - unter den gegebenen Randbedingungen, wie zum Beispiel Radschlupfbedingungen - bewirkt.
Durch diese Maßnahmen wird eine sehr gut dosierbare Bremswirkung in Kombination mit einem Eingriff der Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit erreicht. Die Einstellbarkeit des Fahrerbremswunsches wird verbessert und ein entsprechende Bremsenregelung kann schneller realisiert werden. Dem Fahrer wird bei schneller Betätigung des Bremspedals geholfen, das Fahrzeug möglichst sicher entsprechend seinem Wunsch zu verzögern.
Vorteilhaft ist durch das Verfahren auch eine maximale Verzögerung in jedem Betriebsfall sichergestellt. Der Fahrer wird nicht durch eine für ihn plötzliche Verstärkungsänderung (durch Umschaltung in nur fahrerkraftabhängige Bremsfunktion) überrascht, sondern erfährt eine langsame Änderung. Vielmehr wird eine kontinuierliche Änderung der Kennlinie oder Solldruckkurve erzielt, die ein komfortables Pedalgefühl ermöglicht.

Claims (7)

1. Verfahren zur Regelung einer aktiven, fremdeingriffsfähigen Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit, durch die eine vorgegebene Fahrzeuggeschwindigkeit mittels eines automatischen Eingriffs in die Bremsregelung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenn ein Fahrerwunsch nach stärkerer Verzögerung erkannt wird, die Bremskraft nach Maßgabe einer verschobenen Pedalweg-Bremskraft- Kennlinie mit einem normalen Verstärkungsfaktor (V) geregelt wird, die um den zuletzt durch die Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit eingestellte Bremskraft gegenüber der normalen Pedalweg-Bremskraft- Kennlinie verschoben ist,
dass wenn anschließend ein Fahrerwunsch nach einer Verringerung der Verzögerung erkannt wird, die Bremskraft nach Maßgabe einer Pedalweg-Bremskraft- Kennlinie mit einem größeren Verstärkungsfaktor verringert wird,
dass wenn anschließend ein Fahrerwunsch nach stärkerer Verzögerung erkannt wird, die Bremskraft nach Maßgabe einer überleitenden Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie geregelt wird, welche von der Pedalweg-Bremskraft- Kennlinie mit dem größeren Verstärkungsfaktor ausgehend zu dem Punkt der maximalen Bremskraft der normalen Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie führt,
und dass anschließend die Bremskraft nach Maßgabe der normalen Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie geregelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung der Bremskraft nach verschiedenen Pedalweg-Bremskraft-Kennlinien mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren (V) bei einer im wesentlichen unveränderten Pedalweg-Pedalkraft-Kennlinie erfolgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Erkennen des Fahrerwunsches nach stärkerer Verzögerung - bei aktivierter Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit - die Funktion der Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit zunächst deaktiviert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremskraft in der Radbremse durch Fremdenergie, insbesondere durch einen hydraulischen Speicher und ein Motor-Pumpen-Aggregat, erzeugt wird und nach Maßgabe einer mittels eines Pedalwegsimulators und zugeordneter Sensoren erfaßten Bremskraftanforderung des Fahrers oder davon abgeleiteter Größen geregelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der überleitenden Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie eine rasche und kontinuierliche Annäherung der aktuellen Pedalweg- Bremskraft-Kennlinie mit größerem Verstärkungsfaktor an die normale Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie erfolgt, wobei ein kontinuierlicher Übergang des Betätigungsgefühls für den Fahrer gewährleistet wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die überleitende Pedalweg-Bremskraft-Kennlinie und/oder die Pedalweg- Bremskraft-Kennlinie mit einem größeren Verstärkungsfaktor aktuell berechnet werden nach Maßgabe einer aktuellen Bremskraft und einer aktuellen Pedalstellung.
7. Brake-by-wire-Bremsanlage mit einer Fahrzeuggeschwindigkeitsregeleinheit, dadurch gekennzeichnet, dass diese Mittel aufweist, zur Einstellung einer Kraftsollwertkurve nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6.
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