DE102006026626B4 - Brake control system for motor vehicles - Google Patents
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Abstract
Bremsregelungsanlage für Kraftfahrzeuge für einen Anfahrvorgang aus dem Stand auf längs geneigter Fahrbahn in Fahrtrichtung bergauf mit einem elektronischen Steuergerät, durch das im Stillstand des Kraftfahrzeuges eine automatische Feststellbremsfunktion aktivierbar ist, deren Deaktivierung bei Erreichen einer vorgegebenen Lösebedingung vorgenommen wird, wobei die Lösebedingung eine Anfahrwunscherkennung ist, wobei mittels des Steuergeräts der Reibwert der Fahrbahn am Ort des durch die Feststellbremsfunktion im Stillstand gehaltenen Kraftfahrzeugs ermittelbar ist und wobei bei Vorliegen der Lösebedingung der Bremsdruck, der für die Feststellbremsfunktion aufgebaut wurde, mindestens an einem angetriebenen Rad, bei dem ein Reibwert unterhalb einer vorgegebenen Schwelle ermittelt wurde, in einen Bremsdruck übergeführt wird, der zur Überführung in die Antriebsschlupfregelung erforderlich ist.Brake control system for motor vehicles for starting from a standstill on a longitudinally inclined road in the uphill direction of travel with an electronic control unit through which an automatic parking brake function can be activated when the motor vehicle is at a standstill, the deactivation of which is carried out when a predetermined release condition is reached, the release condition being a start request recognition, wherein the coefficient of friction of the road at the location of the motor vehicle held at a standstill by the parking brake function can be determined by means of the control unit and, when the release condition is present, the brake pressure that has been built up for the parking brake function, at least on one driven wheel, in which a coefficient of friction is below a predetermined threshold was determined, is converted into a brake pressure that is required for transfer to the traction control system.
Description
Die Erfindung betrifft eine Bremsregelungsanlage für Kraftfahrzeuge nach Patentanspruch 1.The invention relates to a brake control system for motor vehicles according to claim 1.
Aus verschiedenen Patentanmeldungen bzw. Patentschriften, so z. B. aus
Bekannt sind diese Verfahren bzw. Vorrichtungen beispielsweise unter den Namen Anfahrassistent, Bergassistent, Hillhold(er) oder Automatic Hold. Zusammenfassend werden diese Verfahren im Folgenden als automatische Feststellbremsfunktionen bezeichnet. Gemein ist allen diesen automatischen Feststellbremsfunktionen beispielsweise ein hydraulisches, mechanisches, elektrohydraulisches, elektromechanisches oder pneumatisches, elektronisch regelbares Bremssystem, mittels derer das Festhalten und die Verhinderung des Anrollens des Fahrzeuges bewerkstelligt wird. Auch sind Verfahren bekannt, bei denen das Anrollen des Fahrzeuges über das Getriebe (insbesondere Automatikgetriebe) verhindert wird. Bei all diesen Funktionen wird beispielsweise durch Betätigung des Bremspedals oder der Handbremse oder über damit in Verbindung stehende Schaltelemente bzw. auch sonstige Betätigungselemente (z. B. Schalter, Taster o. ä.) eine Aktivierung der Funktion durchgeführt; eine Deaktivierung erfolgt über die gleichen oder auch andere Hilfsmittel (wie z. B. Gaspedalstellung, Kupplungssignal, Antriebsmomentsignale des Motors o. ä. bzw. auch nach Ablauf einer definierten Haltezeit).These methods or devices are known, for example, under the names Start Assistant, Hill Assistant, Hillhold(er) or Automatic Hold. Collectively, these procedures are referred to below as automatic parking brake functions. What all of these automatic parking brake functions have in common, for example, is a hydraulic, mechanical, electro-hydraulic, electromechanical or pneumatic, electronically controllable braking system, by means of which the vehicle is held and prevented from rolling. Methods are also known in which the vehicle is prevented from rolling via the transmission (particularly automatic transmission). For all of these functions, the function is activated, for example, by actuating the brake pedal or the handbrake or via associated switching elements or other actuating elements (e.g. switches, buttons, etc.); Deactivation takes place using the same or other aids (such as the accelerator pedal position, clutch signal, engine drive torque signals, etc. or even after a defined hold time has elapsed).
Wichtige weitere benötigte Hilfsmittel, Steuersignale oder Schaltmittel für die Darstellung der Funktionen sind beispielsweise meist ein oder mehrere Geschwindigkeitssignale für die Erkennung des Fahrzeugstillstands, mechanische, pneumatische oder hydraulische Aktuatoren (ebenso sind prinzipiell auch elektro-hydraulische, elektro-pneumatische oder elektrische Aktuatoren denkbar) in den Radbremsen bzw. in den Zuleitungen zu den Radbremsen, über die Bremswirkung auf- und abgebaut bzw. zumindest temporär gehalten werden kann (z. B. Steuer/Regelventile integriert in Form einer vorhanden Steuer- oder Regeleinrichtung, beispielsweise ABS-, ASC-/ASR-, DSC-/ESP-/EHB-System), gegebenenfalls auch Längsbeschleunigungs- oder Neigungssensoren, mittels derer die Fahrbahnlängsneigung ermittelt und daraus die erforderliche Bremskraft für sicheren Stillstand des Fahrzeugs und das für die Fahrbahnneigung benötigte Anfahrmoment bestimmt werden können und ein bzw. mehrere Drucksensoren, mit deren Hilfe der Bremsdruck bzw. das aufgebrachte Bremsmoment an der bzw. den Radbremsen ermittelt werden kann.Important additional aids, control signals or switching means required for displaying the functions are, for example, usually one or more speed signals for detecting vehicle standstill, mechanical, pneumatic or hydraulic actuators (electro-hydraulic, electro-pneumatic or electric actuators are also conceivable in principle). the wheel brakes or in the supply lines to the wheel brakes, via which the braking effect can be built up and reduced or at least temporarily maintained (e.g. control/regulating valves integrated in the form of an existing control or regulating device, for example ABS, ASC/ ASR, DSC/ESP/EHB system), if necessary also longitudinal acceleration or inclination sensors, by means of which the longitudinal inclination of the road can be determined and from this the braking force required for a safe standstill of the vehicle and the starting torque required for the road inclination can be determined and one or several pressure sensors, with the help of which the brake pressure or the braking torque applied to the wheel brake(s) can be determined.
Es ist Aufgabe der Erfindung, den Übergang von einer Feststellbremsfunktion in einen Anfahrvorgang zu verbessern.It is the object of the invention to improve the transition from a parking brake function to a starting process.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ist der Gegenstand des abhängigen Anspruchs.This object is achieved according to the invention by the features of patent claim 1. Advantageous developments of the invention are the subject of the dependent claim.
Bei der erfindungsgemäßen Bremsregelungsanlage für Kraftfahrzeuge mit einem elektronischen Steuergerät, durch das im Stillstand des Kraftfahrzeuges eine automatische Feststellbremsfunktion aktivierbar ist, wird deren Deaktivierung in üblicherweise bei Erreichen einer vorgegebenen Lösebedingung (z. B. Anfahrwunscherkennung) vorgenommen. Mittels des Steuergeräts, das sowohl Sensorsignale als auch Daten durch Datenbusverbindungen zu anderen Steuereinheiten als Eingangssignale erhalten kann, ist der Reibwert der Fahrbahn am Ort des durch die Feststellbremsfunktion im Stillstand gehaltenen Kraftfahrzeugs ermittelbar. Dabei kann der Reibwert (oder eine dem Reibwert direkt oder indirekt proportionale Größe) direkt oder indirekt gemessen, berechnet oder geschätzt werden. Bei Vorliegen der Lösebedingung wird erfindungsgemäß der Bremsdruck, der für die Feststellbremsfunktion aufgebaut wurde, mindestens an einem angetriebenen Rad, bei dem ein Reibwert unterhalb einer vorgegebenen Schwelle ermittelt wurde, in einen Bremsdruck übergeführt, der zum Verhindern eines Wegrollens bei längs geneigter Fahrbahn oder der zum Erreichen eines Anfahrens, insbesondere durch Überführung in die Antriebsschlupfregelung bei sehr niedrigem Reibwert, erforderlich ist. Unter dem Begriff Bremsdruck soll auch jede analoge oder verallgemeinernde Größe, wie z. B. das Bremsmoment, verstanden werden, die zum Abbremsen eines Rades beispielsweise mit elektrischen, hydraulischen und/oder elektrohydraulischen Mitteln wirksam gemacht werden kann.In the brake control system according to the invention for motor vehicles with an electronic control unit, through which an automatic parking brake function can be activated when the motor vehicle is at a standstill, its deactivation is usually carried out when a predetermined release condition is reached (e.g. detection of a starting request). By means of the control unit, which can receive both sensor signals and data through data bus connections to other control units as input signals, the coefficient of friction of the road at the location of the motor vehicle held at a standstill by the parking brake function can be determined. The coefficient of friction (or a variable directly or indirectly proportional to the coefficient of friction) can be measured, calculated or estimated directly or indirectly. When the release condition is present, according to the invention, the brake pressure that was built up for the parking brake function, at least on one driven wheel in which a coefficient of friction was determined below a predetermined threshold, is converted into a brake pressure that is used to prevent rolling away on a longitudinally inclined road or the Achieving a start-up, in particular by transferring to the traction control system with a very low coefficient of friction, is necessary. The term brake pressure should also include any analogous or generalizing quantity, such as: B. the braking torque, which can be made effective for braking a wheel, for example with electrical, hydraulic and / or electro-hydraulic means.
Vorzugsweise wird der Reibwert der Fahrbahn am Ort des festgestellten Kraftfahrzeugs radselektiv zumindest für die angetriebenen Räder ermittelt. Beispielsweise kann dabei eine so genannte µ-Splitt-Situation erkannt werden, d.h. dass sich beispielsweise ein linkes angetriebenes Rad auf einer Hochreibwertfahrbahn und ein rechtes angetriebenes Rad auf einer Niederreibwertfahrbahn (z. B. Fahrbahnrandkies, Eisspur usw.) oder umgekehrt befinden kann. Für dies Situation ist die Erfindung besonders vorteilhaft. Hierbei wird der Bremsdruck des/der auf der Niederreibwertfahrbahn befindlichen Rades/Räder länger gehalten bzw. in einen Bremsdruck übergeführt, der zum Erreichen eines Anfahrens, insbesondere durch Überführung in die Antriebsschlupfregelung bei sehr niedrigem Reibwert, erforderlich ist.Preferably, the coefficient of friction of the road at the location of the detected motor vehicle is determined wheel-selective, at least for the driven wheels. For example, a so-called µ- Chipping situation can be recognized, that is, for example, that a left driven wheel can be on a high-friction road and a right driven wheel can be on a low-friction road (e.g. road edge gravel, ice track, etc.) or vice versa. The invention is particularly advantageous for this situation. Here, the brake pressure of the wheel(s) located on the low-friction roadway is maintained for a longer period of time or is converted into a brake pressure that is required to achieve starting, in particular by transferring it to the traction control system at a very low coefficient of friction.
Hintergrund der Erfindung ist, dass die Feststellbremsfunktion bei Niederreibwert nicht in der Weise deaktiviert werden soll, dass zunächst der gesamte Bremsdruck an allen Rädern abgebaut wird und daher bei Auftreten von Schlupf sofort wieder Bremsdruck zumindest teilweise wieder aufgebaut werden muss. Durch die Erfindung soll also sowohl der Komfort erhöht als auch ein Anfahren durch Traktionsverbesserung beschleunigt werden.The background to the invention is that the parking brake function should not be deactivated when the friction value is low in such a way that the entire brake pressure on all wheels is initially reduced and therefore, if slip occurs, the brake pressure must be at least partially rebuilt immediately. The invention is intended to increase comfort as well as accelerate starting by improving traction.
Der Erfindung liegen folgende weitere Erkenntnisse zugrunde:
- Das Kriterium für die Lösebedingung der Feststellbremsfunktion ist im Allgemeinen eine Anfahrbedingung, die gleichbedeutend mit einer Erkennung des Anfahrwunsches ist. Für die Erkennung des Anfahrwunsches kann beispielsweise die Stellung des Fahrpedals und/oder die Differenz zwischen dem momentan erreichten Antriebsmoment und dem aktuell vorliegenden Hangabtriebsmoment des Fahrzeuges ausgewertet werden. Das Hangabtriebsmoment kann z. B. mit Hilfe eines Fahrbahnsteigungssignals oder eines Fahrbahnlängsbeschleunigungssignals oder dem benötigten Bremsmoment zum Halten des Fahrzeuges an einer Steigung abgeleitet werden.
- The criterion for the release condition of the parking brake function is generally a starting condition, which is equivalent to recognizing the desire to start. To recognize the desire to start, for example, the position of the accelerator pedal and/or the difference between the currently achieved drive torque and the currently present downhill torque of the vehicle can be evaluated. The downhill torque can e.g. B. can be derived with the help of a road gradient signal or a longitudinal road acceleration signal or the braking torque required to hold the vehicle on an incline.
Beim Anfahren aus dem Fahrzeugstillstand an Steigungen mit Niederreibwert-Verhältnissen wird nach dem Stand der Technik das von der Feststellbremsfunktion vorgegebene Bremsmoment an den Radbremsen (bei einer hydraulischen Bremsanlage erzeugt durch entsprechenden Radbremsdruck) gemäß vorgegebener Bedingungen und gemäß einem definierten Ablauf normalerweise vollständig reduziert. Baut sich danach fahrzeugseitig zumindest an einem Antriebsrad eine Schlupfsituation auf, die von der Steuer-/Regeleinheit als Niedrig-µ- oder µ-Splitt-Situation interpretiert wird, so wird daraufhin nach einem festgelegten Rechen- und Ablaufalgorithmus ein Bremsmoment oder Sperrmoment an den Antriebsrädern generiert. Der Bremsmomentaufbau kann dabei z. B. bei einem (elektro-) hydraulischen Bremsregelsystem über Druckaufbau an der betreffenden Antriebsradbremse bzw. den betreffenden Antriebsradbremsen des/der Nieder-µ-Räder erfolgen. Zusätzlich kann - falls im Fahrzeug vorhanden - ein Sperrmoment auch über schaltbare/regelbare Sperren und Kupplungssysteme im Antriebsstrang aufgebracht werden.When starting from a vehicle standstill on slopes with low friction ratios, according to the state of the art, the braking torque on the wheel brakes specified by the parking brake function (generated in a hydraulic brake system by the corresponding wheel brake pressure) is normally completely reduced in accordance with predetermined conditions and in accordance with a defined sequence. If a slip situation then develops on the vehicle side at least on one drive wheel, which is interpreted by the control unit as a low µ or µ split situation, a braking torque or locking torque is then generated on the drive wheels according to a defined calculation and sequence algorithm generated. The braking torque build-up can z. B. in an (electro-)hydraulic brake control system via pressure build-up on the relevant drive wheel brake or the relevant drive wheel brakes of the low-µ wheels. In addition - if present in the vehicle - a locking torque can also be applied via switchable/controllable locks and clutch systems in the drive train.
Beim Systemübergang von der Feststellbremsfunktion zur Antriebsschlupfregelung in Verbindung mit erkannter Niedrig-µ-Situation, insbesondere µ-Splitt-Situation, tritt also, wie vorher beschrieben, eine bestimmte, von der Fahrsituation abhängige Zeitspanne auf, in der die Radbremsen vorübergehend drucklos (oder zumindest weitgehend) drucklos bzw. bremsmomentenfrei sind. Dies führt an Fahrbahnsteigungen ggf. dazu, dass das Fahrzeug kurzzeitig entgegen der gewünschten Fahrtrichtung anrollen kann, und zwar solange, bis ein ausreichendes Antriebs- und gleichzeitig Brems- bzw. Sperrmoment aufgebaut ist. Folge davon können beim Systemübergang auftretende, spürbare Funktionskomfort- und Traktionsperformanceeinbußen sein.During the system transition from the parking brake function to the traction control system in conjunction with a detected low-µ situation, in particular a µ-split situation, a certain period of time, depending on the driving situation, occurs, as previously described, in which the wheel brakes are temporarily depressurized (or at least largely) pressure-free or braking torque-free. On inclines in the road, this may result in the vehicle briefly rolling against the desired direction of travel until sufficient drive and braking or locking torque is built up. The consequence of this can be noticeable losses in functional comfort and traction performance that occur during the system transition.
Generelles Ziel der Erfindung ist daher, in den Fällen wie oben beschrieben (Anfahrvorgang aus dem Stand insbesondere auf längs geneigten Fahrbahnen in Fahrtrichtung bergauf mit Niedrig-µ- oder µ-Splitt-Verhältnissen) während des Systemübergangs einen möglichst kontinuierlichen Bremsmomentverlauf (Bremsdruckverlauf) in wenigstens einer Radbremse sicherzustellen, damit eine oder mehrere bremsmomentfreie (drucklose) Radbremsen vermieden werden, um ein ungewolltes Anrollen des Fahrzeugs zu vermeiden. Zusätzliches Ziel ist eine Verbesserung des sich anschließenden Bremsmomentaufbaus (bzw. Sperrmomentaufbaus) im Sinne einer zeitlichen Verkürzung mit dem Zweck einer Erhöhung der Vortriebsleistung in diesen Situationen.The general aim of the invention is therefore, in the cases as described above (starting from a standstill, especially on longitudinally inclined roadways in the uphill direction of travel with low µ or µ split ratios) during the system transition, a braking torque curve (brake pressure curve) that is as continuous as possible in at least a wheel brake to ensure that one or more braking torque-free (unpressurized) wheel brakes are avoided in order to avoid unwanted rolling of the vehicle. An additional goal is to improve the subsequent braking torque buildup (or locking torque buildup) in the sense of shortening the time with the purpose of increasing the propulsion power in these situations.
Voraussetzung zur Verbesserung des Systemübergangs ist die vorzugsweise radselektive Erkennung einer Niedrigreibwert-Fahrbahn, auf der sich das Fahrzeug bzw. dessen Räder zum Zeitpunkt direkt vor der Anfahrsituation befinden (Voraussetzung 1). Vorzugsweise sollte auch eine längs geneigte Fahrbahn (Fahrbahnsteigung in Fahrtrichtung, d. h. mit entsprechendem Fahrtrichtungswunsch) möglichst mit genauer Kenntnis des Grades der Fahrbahnneigung ermittelt werden (Voraussetzung 2), um die Auswirkungen des Niederreibwertes besser abschätzen zu könnenThe prerequisite for improving the system transition is the preferably wheel-selective detection of a low-friction road on which the vehicle or its wheels are located at the time directly before the starting situation (requirement 1). Preferably, a longitudinally inclined roadway (road gradient in the direction of travel, i.e. with a corresponding desired direction of travel) should also be determined, if possible with precise knowledge of the degree of roadway inclination (requirement 2), in order to be able to better estimate the effects of the low friction coefficient
Zur Erfüllung von Voraussetzung 1.) sind prinzipiell verschiedene Möglichkeiten denkbar:
- a) Reibwerterkennung bzw. -schätzung durch entsprechende, die Fahrbahnoberfläche abtastende, berührende oder berührungsfreie Sensorik, z. B. durch lichtoptische Systeme, Radar, Lidar usw.
- b) Fahrbahnzustands- oder. Reibwerterkennung bzw. Reibwertschätzung, abgeleitet aus der jeweils vorherigen Fahrsituation, z. B. insbesondere aus der Situation kurz vor dem Anhalten und Festbremsen des Fahrzeugs, wenn beispielsweise über Schlupferkennung an einem oder mehreren Rädern (d. h. z. B. bei Überschreitung definierter absoluter oder relativer Radschlupfschwellen, Radschlupfgradienten o. ä.) - evtl. zusätzlich in Verbindung mit einer dabei aufgetretenen symmetrischen oder asymmetrischen Regelsituation (ABS, ASC, ....) auf eine homogene oder µ-Splitt-Reibwertverteilung geschlossen werden kann.
- a) Friction value detection or estimation using appropriate sensors that scan, touch or non-contact the road surface, e.g. B. through light-optical systems, radar, lidar, etc.
- b) Road condition or. Friction value detection or friction value estimation, derived from the previous driving situation, e.g. B. in particular from the situation shortly before stopping and braking the vehicle, for example via slip detection on one or more wheels (ie when defined absolute or relative wheel slip thresholds, wheel slip gradients or similar are exceeded) - possibly additionally in conjunction with a The resulting symmetrical or asymmetrical control situation (ABS, ASC, ....) can be inferred to be a homogeneous or µ-split friction coefficient distribution.
Voraussetzung 2 ist beispielsweise bei fahrzeugseitigem Vorhandensein eines Längsbeschleunigungssensors bzw. eines Neigungssensors, wie bei modernen Stabilitäts- und Bremsregelsystemen häufig der Fall, gegeben.Requirement 2 is met, for example, if there is a longitudinal acceleration sensor or an inclination sensor on the vehicle, as is often the case in modern stability and brake control systems.
Werden die Voraussetzungen 1 und vorzugsweise auch 2 im Steuergerät erkannt, so ist es möglich, beim Systemübergang aus der Feststellbremsfunktion insbesondere zur Antriebsschlupfregelung eine Bremsmomentsteuerung/-regelung an mindestens einer Radbremse in der Weise vorzunehmen, dass ein ungewolltes Anrollen des Fahrzeugs vermieden wird. Zudem ist es ggf. auch noch hilfreich, eine „Bremsmomentübergabe“ aus der Festhaltefunktion in die Antriebsschlupfregelung durchzuführen, zumindest an dem Antriebsrad bzw. an den Antriebsrädern, an dem/denen voraussichtlich im Verlauf der einsetzenden Antriebsschlupfregelung sowieso Bremsmoment bzw. Sperrmoment aufgebaut werden muss. Dies dient zur Totzeitverkürzung bzw. -vermeidung und damit letztlich zur Verbesserung der Traktionsperformance. Dazu sind prinzipiell verschiedene Bremsmomentübergabe- und Bremsmomentsteuerungsstrategien möglich: Aufrechterhaltung oder zumindest teilweise Aufrechterhaltung des Bremsmoments (Bremsdrucks), beispielsweise
- - lediglich an den angetriebenen Rädern des Fahrzeugs,
- - an allen Rädern des Fahrzeugs, und als Funktionsverfeinerung:
- - wobei nach Anfahrerkennung (z. B. über Fahrpedalwert und/oder Antriebsmoment) das Bremsmoment an den nicht-angetriebenen Rädern ggf. zuerst gelöst wird (um unkomfortables Anfahren gegen die Bremse zu vermeiden) und das Bremsmoment an dem Antriebsrad (den Antriebsrädern) auf Niedrigreibwert im weiteren Verlauf erst dann von der Antriebsschlupfregelung moduliert wird, wenn das dort (ggf. steigungs- und reibwertabhängig) berechnete Sollbrems- bzw. Sollsperrmoment für das Antriebsrad (die Antriebsräder) erreicht worden ist.
- - only on the driven wheels of the vehicle,
- - on all wheels of the vehicle, and as a functional refinement:
- - whereby after starting detection (e.g. via accelerator pedal value and/or drive torque), the braking torque on the non-driven wheels may be released first (to avoid uncomfortable starting against the brake) and the braking torque on the drive wheel(s). Low friction value is only modulated by the traction control system in the further course when the target braking or target locking torque for the drive wheel (the drive wheels) calculated there (possibly depending on the gradient and coefficient of friction) has been reached.
Durch die Erfindung wird das Lösen des Bremsmoments bedarfsgerecht und zielgenau bei einem hinreichend hohen Anfahrmoment durchgeführt, damit das Fahrzeug einerseits nicht ungewollt entgegen der gewünschten Fahrtrichtung wegrollen kann und andererseits durch Auftreten von zu hohem Schlupf zu wenig Vortriebskraft zum Anfahren erhält.Through the invention, the braking torque is released as needed and precisely with a sufficiently high starting torque so that, on the one hand, the vehicle cannot unintentionally roll away against the desired direction of travel and, on the other hand, due to the occurrence of excessive slip, it receives insufficient propulsive force for starting off.
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Also Published As
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