DE102008026751B4

DE102008026751B4 - Adaptives elektronisches Bremsystem für ein Fahrzeug und adaptives Steuerungsverfahren für ein solches

Info

Publication number: DE102008026751B4
Application number: DE102008026751.1A
Authority: DE
Inventors: Timothy M. Karnjate; William K. Manosh
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-06-07
Filing date: 2008-06-04
Publication date: 2020-03-12
Anticipated expiration: 2028-06-05
Also published as: US7805232B2; US20080306667A1; DE102008026751A1

Abstract

Fahrzeug (10), umfassend:
ein Bremspedal (27) zum Liefern einer Bremsanforderung auf der Basis einer detektierbaren Bremspedalwegposition, einer detektierbaren Bremspedalwegrichtung und einer detektierbaren Bremspedalbetätigungskraft;
einen ersten Sensor (41), der ausgebildet ist, um die detektierbare Bremspedalwegposition und die detektierbare Bremspedalwegrichtung zu detektieren;
einen zweiten Sensor (40), der ausgebildet ist, um die detektierbare Bremspedalbetätigungskraft zu detektieren;
zumindest eine elektronische Bremssystemkomponente (30), die ausgebildet ist, um das Fahrzeug (10) in Ansprechen auf die Bremsanforderung zu verlangsamen oder anzuhalten; und
ein Steuergerät (18) mit einem gespeicherten Bremsbetätigungskraftfenster und einem adaptiven Algorithmus (100) zum Ermitteln einer wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung, die der detektierbaren Bremspedalwegposition entspricht, und einer kraftbasierten Bremsmomentanforderung, die der detektierbaren Bremspedalbetätigungskraft entspricht;
wobei das Steuergerät (18) mittels des Algorithmus (100) eine adaptierte Bremsmomentanforderung ermittelt, indem die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung über der Zeit an die kraftbasierte Bremsmomentanforderung angenähert wird;
wobei das Steuergerät (18) dazu dient, die Bremsanforderung zu empfangen und die kraftbasierte Bremsmomentanforderung oder die adaptierte Bremsmomentanforderung in Ansprechen auf Bremsanforderung auszuwählen;
wobei die adaptierte Bremsmomentanforderung ermittelt wird, indem die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung mit einem anpassbaren Multiplikatorfaktor multipliziert wird und das Steuergerät (18) dazu dient, die zumindest eine elektronische Bremssystemkomponente (30) gemäß der adaptierten Bremsmomentanforderung aufzubringen, wenn die Bremsanforderung auf der detektierbaren Bremspedalwegposition basiert, dadurch gekennzeichnet,
dass der anpassbare Multiplikatorfaktor nur angepasst wird, wenn das Steuergerät (18) das Vorliegen eines vorbestimmten Fahrzeugzustands ermittelt.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein adaptives Steuerungsverfahren und eine adaptive Steuerungsvorrichtung, das bzw. die mit einem elektronischen Bremssystem (EBS) verwendet werden kann, das einen Bremspedalweg-Positionssensor und einen Bremspedal-Betätigungskraftsensor aufweist, wobei das Verfahren und die Vorrichtung dazu dienen, einen veränderbaren Multiplikator kontinuierlich auf eine wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung anzuwenden, um dadurch eine kraftbasierte Bremsmomentanforderung näher anzunähern.
Hintergrund der Erfindung
Herkömmliche Kraftfahrzeuge umfassen typischerweise ein mechanisches Bremspedal, das mit einem Bremshebel oder -arm verbunden ist. Die Bewegung des Bremsarmes wiederum betätigt einen Bremsmechanismus wie z. B. eine Scheibenbremse oder eine Trommelbremse, um dadurch das Fahrzeug zu verlangsamen und/oder anzuhalten. Die dem Fahrzeug verliehene Verzögerungsgeschwindigkeit ist von dem Betrag der Kraft, die aufgebracht wird, um das Bremspedal zu betätigen oder niederzudrücken, und von der Wegposition des Bremspedals innerhalb oder entlang des Bereiches der Bewegung des Bremspedals abhängig. Herkömmliche hydraulische Bremssysteme werden insbesondere durch eine Zufuhr von unter Druck stehender Bremsflüssigkeit betrieben, die von einem Hauptzylinder geliefert wird. Solch ein mechanisches, fluidbetriebenes Bremssystem spricht relativ schnell und exakt auf eine Kraft an, die auf das Bremspedal über den gesamten Bereich der Bewegung des Pedals ausgeübt wird, und sorgt für etwas, das als ein „normales“ oder herkömmliches Bremspedal-„Gefühl“ beschrieben werden könnte.
Im Gegensatz dazu wird in Elektrofahrzeugen und Hybridfahrzeugen, die abwechselnd und selektiv von einem Verbrennungsmotor oder einer Brennstoffzelle und einem oder mehreren Elektromotor/Generatoren betrieben werden, oft ein elektromechanisches oder elektronisches Bremssystem (EBS) verwendet. Bei Verwendung eines EBS wird der Bremsbefehl oder -eingang, der von einem Fahrer des Fahrzeugs als eine Kraft auf ein Bremspedal ausgeübt wird, von einer Umsetzervorrichtung in ein elektrisches Bremssignal umgewandelt. Dieses elektrisches Bremssignal, das auch als eine Bremsmomentanforderung bekannt ist, wird dann schnell an den Aufbringungspunkt übertragen oder weitergeleitet, wo ein oder mehrere Aktuatoren in Ansprechen auf das Signal arbeiten, um das Fahrzeug zu verlangsamen oder anzuhalten. Ein Bremsmoment in einem Fahrzeug mit einem EBS kann direkt mithilfe eines elektrohydraulischen und/oder elektromechanischen Bremsmechanismus betätigt werden, um einen Druck auf die Bremszangen aufzubringen und das Fahrzeug zu verlangsamen, oder häufiger, indem ein entgegengesetztes Moment auf eine in der Nähe jedes Rades positionierte unabhängige elektronische Bremseinheit und/oder auf eine Getriebe-Ausgangswelle betätigt wird und dadurch das Fahrzeug auf eine präzise gesteuerte Weise verlangsamt wird.
In einem Elektro- oder einem Hybridfahrzeug ist das Bremspedal von dem tatsächlichen Aufbringungspunkt des Bremsmoments getrennt und daher an einem oder mehreren Pedalsensoren angebracht, die den Druck auf dem Bremspedal und/oder die Position des Bremspedals detektieren oder messen und die Messungen in das zuvor erwähnte übertragbare elektronische Signal umwandeln. Ein Steuergerät weist eine vorprogrammierte Bremssystemlogik auf, um das elektrische Signal in eine entsprechende Bremsmomentanforderung umzuwandeln. Typischerweise umfasst solch eine Bremslogik eine oder mehrere zugängliche Bremsmoment-Nachschlagetabellen, die spezifische Bremsmomentanforderungen enthalten, welche den detektierten Bremspedalkräften für einen speziellen Sensortyp entsprechen.
Bestimmte Druck- oder Kraftsensoren können eine weniger als optimale Auflösung aufweisen, insbesondere unter Bedingungen geringer Kraft, wie sie z. B. auftreten können, wenn ein sehr leichter Druck auf ein Bremspedal aufgebracht wird. Die Verwendung lediglich eines Bremspedalkraftsensors unter diesen Bedingungen kann zu einem an das EBS weitergeleiteten Fehler oder einer Abweichung der Bremsmomentanforderung im Vergleich mit der von dem Fahrer des Fahrzeugs beabsichtigten Bremskraft führen. Während Sensoren, die verwendet werden, um eine relative Position eines Bremspedals innerhalb oder entlang seines Bewegungsbereiches, d. h. den Bremspedalweg, zu messen, im Allgemeinen eine bessere Auflösung in niedrigeren Druckbereichen aufweisen, kann eine mechanische Hysterese in dem Bremssystem möglicherweise auch zu Fehlern oder Abweichungen der resultierenden angewendeten Bremsmomentanforderung im Fall eines versuchten direkten oder unmittelbaren Umschaltens zwischen Sensoren während Anwendungen bei niedrigem Druck führen.
Aus der DE 195 10 522 A1 sind ein Fahrzeug mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein adaptives elektronisches Bremssystem mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7 bekannt.
Die EP 0 964 804 B1 beschreibt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Bereitstellen eines Bremssteuersignals, bei denen eine Wegposition eines Bremspedals und eine Bremspedal-Druckkraft detektiert werden und entsprechend eine wegpositionsbasierte und eine kraftbasierte Bremsmomentanforderung ermittelt werden. Die beiden Bremsmomentanforderungen werden mittels einer Gewichtungsfunktion zu einer resultierenden Bremsmomentanforderung kombiniert.
Eine ähnliche Vorrichtung ist in der US 6 099 086 A beschrieben.
Die DE 101 41 547 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung der Bremsanlage eines Fahrzeugs, bei denen in Abhängigkeit von einem Fehlerzustand der Bremsanlage bzw. einem Betriebszustand des Fahrzeugs ein Betätigungskraftsignal und/oder ein Wegsignal eines Bremspedals als Eingangsgröße zur Ermittlung eines Soll-Bremsmoments verwendet werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektronisches Bremssystem und ein Verfahren für ein Fahrzeug zu schaffen, mit denen ein fließender Übergang zwischen einer kraftbasierten und einer wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung erreicht wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Diese Aufgabe wird gelöst durch Vorrichtungen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 7 sowie ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5.
Es ist ein Fahrzeug mit einem Bremspedal zum Liefern einer Bremsanforderung, einem ersten Sensor zum Detektieren einer Bremspedalwegposition und Wegrichtung des Bremspedals, einem zweiten Sensor zum Detektieren einer Bremspedalbetätigungskraft und einer elektronischen Bremssystem(EBS)-Komponente, die ausgebildet ist, um das Fahrzeug in Ansprechen auf die Bremsanforderung zu verlangsamen oder anzuhalten, vorgesehen. Das Fahrzeug umfasst ein Steuergerät mit einem gespeicherten Schwellen-Bremsbetätigungskraftfenster und einem adaptiven Algorithmus zum Ermitteln einer wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung, einer kraftbasierten Bremsmomentanforderung und einer adaptierten Bremsmomentanforderung.
Erfindungsgemäß wird der anpassbare Multiplikatorfaktor nur angepasst, wenn das Steuergerät das Vorliegen eines vorbestimmten Fahrzeugzustands ermittelt.
In einem Aspekt der Erfindung wird die adaptierte Bremsmomentanforderung ermittelt, indem die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung mit einem anpassbaren Multiplikatorfaktor multipliziert wird, und das Steuergerät wendet die EBS-Komponente gemäß der adaptierten Bremsmomentanforderung an, wenn die Bremsanforderung auf der detektierbaren Bremspedalwegposition basiert.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung kontinuierlich mit dem Multiplikatorfaktor multipliziert, um die adaptierte Bremsmomentanforderung zu ermitteln.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Steuergerät ein gespeichertes Fenster eines akzeptablen Fehlers auf und dient dazu, eine durchschnittliche prozentuale Abweichung der wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung über die kraftbasierte Bremsmomentanforderung zu berechnen.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die durchschnittliche prozentuale Abweichung nur berechnet, wenn die detektierbare Bremspedalwegrichtung nicht kleiner wird.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen, um eine wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung zu adaptieren, um eine kraftbasierte Bremsmomentanforderung in einem Hybridfahrzeug mit einem durch ein Bremspedal betätigten elektronischen Bremssystem (EBS) anzunähern. Das Verfahren umfasst, dass eine wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung mit einer kraftbasierten Bremsmomentanforderung verglichen wird, um eine durchschnittliche prozentuale Abweichung dazwischen zu ermitteln, die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung kontinuierlich mit einem anpassbaren Muliplikatorfaktor multipliziert wird, um eine adaptierte Bremsmomentanforderung zu berechnen, und der Wert des anpassbaren Multiplikatorfaktors angepasst wird, wenn ein vorbestimmter Fahrzeugzustand ermittelt wird. Die durchschnittliche prozentuale Abweichung wird berechnet, wenn die detektierte Betätigungskraft auf das Bremspedal einen Wert aufweist, der innerhalb eines gespeicherten Schwellenbereiches einer Bremsbetätigungskraft liegt, und die detektierte Bremspedalwegrichtung nicht kleiner wird.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der vorbestimmte Zustand ermittelt, wenn die durchschnittliche prozentuale Abweichung außerhalb eines gespeicherten Fensters eines akzeptablen Fehlers liegt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird der anpassbare Multiplikatorfaktor auf 1 initialisiert und dann mit einem gespeicherten Prozentsatz angepasst, wenn der vorbestimmte Fahrzeugzustand ermittelt wird.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist ein adaptives EBS für ein Fahrzeug vorgesehen, das ein niederdrückbares Bremspedal mit einer detektierbaren Betätigungskraft und einer detektierbaren Wegposition aufweist, umfassend einen Kraftsensor, der funktional mit dem Bremspedal verbunden ist, um eine kraftbasierte Bremsmomentanforderung zu ermitteln, und einen Wegsensor, der funktional mit dem Bremspedal verbunden ist, um eine wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung zu ermitteln. Das EBS-Steuergerät weist einen Algorithmus auf, der ausgebildet ist, um die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung trotz physikalischer Änderungen in einer Beziehung zwischen der kraftbasierten und der wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung an die kraftbasierte Bremsmomentanforderung zu adaptieren.
Erfindungsgemäß dient das Steuergerät dazu, eine durchschnittliche prozentuale Abweichung zwischen der wegpositionsbasierten und der kraftbasierten Bremsmomentanforderung auf Basis einer vorbestimmten Anzahl von Abtastungen zu berechnen, und der anpassbare Multiplikator wird mit einem vorbestimmten Betrag angepasst, wenn die berechnete durchschnittliche prozentuale Abweichung außerhalb eines gespeicherten Fensters eines akzeptablen Fehlers liegt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung ist das Steuergerät ausgebildet, um die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung mit einem anpassbaren Multiplikatorfaktor während des Betriebs des Fahrzeuges kontinuierlich zu multiplizieren.
Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeug-Fahrgestells, das ein Steuergerät mit einem adaptiven Bremspedalalgorithmus gemäß der Erfindung aufweist;
2 ist ein Flussdiagramm, das den adaptiven Bremspedalalgorithmus der Erfindung beschreibt; und
3 ist eine schematische Kurve oder grafische Veranschaulichung, die einen repräsentativen Bremspedalsensorübergang gemäß der Erfindung zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen sich gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Fig. durchwegs auf gleiche oder ähnliche Komponenten beziehen, ist in 1 ein Fahrzeug 10 mit mehreren Rädern 28, einer Steuereinheit oder einem Steuergerät 18 für ein elektronisches Bremssystem (EBS) und einem Motor 25 gezeigt, der selektiv mit einem Getriebe 17 mit einem drehbaren Ausgangselement 24 verbunden werden kann. Das Fahrzeug 10 ist bevorzugt ein Hybridfahrzeug mit einer alternativen Leistungsversorgung 14 mit einer Energiespeichervorrichtung (ESD) 47 wie z. B. einer aufladbaren Batterie oder einem aufladbaren Batteriesatz und zumindest einem Elektromotor/Generator 42, der dazu dient, alternativ das Fahrzeug 10 und/oder eines oder mehrere seiner verschiedenen Untersysteme zu betreiben oder anzutreiben. Das Fahrzeug 10 kann jedoch ein beliebiges Fahrzeug sein, das ein EBS-Steuergerät 18 wie hierin beschrieben verwendet, wie z. B. ein Elektrofahrzeug oder ein brennstoffzellenbetriebenes Fahrzeug.
Das EBS-Steuergerät 18, hierin nachfolgend der Einfachheit halber als Steuergerät 18 bezeichnet, dient dazu, eine Brems- oder Betätigungskraft (Pfeil A), die auf ein Bremspedal 27 ausgeübt wird, mithilfe eines Paares damit verbundener Bremspedalsensoren 40 und 41 zu detektieren. Das Steuergerät 18 ist ausgebildet, um eine entsprechende Bremsmomentanforderung (B_C ) in Ansprechen auf die detektierten und aufgezeichneten Messungen oder Ablesungen zu berechnen, auszuwählen oder anderweitig zu ermitteln. Das Steuergerät 18 leitet dann die Bremsmomentanforderung (B_C ) an einen Bremsmechanismus zum Verlangsamen oder Anhalten des Fahrzeugs 10, bevorzugt eine unabhängige elektronische Bremseinheit 30, die in der Nähe eines jeden der Räder 28 und/oder des Ausgangselements 24 positioniert ist, über Kabel und/oder über eine Datenübertragung weiter. Die Bremsanforderung (B_C ) wird über einen oder mehrere Befehlssignal-Übertragungskanäle oder eine oder mehrere Befehlssignal-Übertragungsleitungen 50 an die elektronischen Bremseinheiten 30 und/oder das Ausgangselement 24 übertragen, wo die Bremsanforderung (B_C ) wirken kann, um dem Moment einer jeden elektronischen Bremseinheit 30 und/oder des Ausgangselements 24 entgegenzuwirken, um das Fahrzeug 10 nach Bedarf zu verlangsamen oder anzuhalten.
Abhängig von der spezifischen Antriebskonfiguration des Fahrzeugs 10 kann das Ausgangselement 24 antreibbar mit einem hinteren Differenzial 31 verbunden sein, das ausgebildet ist, um eine Rotationskraft oder ein Rotationsmoment von einem drehbaren Ausgangselement 24 wie z. B. einer Antriebswelle an eine hintere Antriebsachse 26 zum Betreiben oder Antreiben mehrerer Räder 28 an der Rückseite des Fahrzeugs 10 zu verteilen. Wenngleich in 1 nicht gezeigt, kann das Fahrzeug 10 auch ein im Wesentlichen ähnliches vorderes Differenzial aufweisen, das geeignet ist, um ein Drehmoment an die vordere Antriebsachse 11 zum Betreiben oder Antreiben mehrerer Räder 28 zu verteilen, wie z. B. in einer Vierrad- oder Allrad-Antriebskonfiguration. Das Getriebe 17 ist ausgebildet, um eine variable Getriebeausgangsdrehzahl N an das Ausgangselement 24 zu liefern, wobei der Getriebeausgangsdrehzahl N durch eine Bremsanforderung (B_C ), wie durch das Steuergerät 18 bestimmt, variabel entgegengewirkt werden kann.
Das Steuergerät 18 umfasst einen programmierbaren Speicher 19 und einen Mikroprozessor 80, der ausgebildet ist, um die erforderliche Steuerlogik zum Implementieren und Steuern der elektronischen Bremseinheiten 30 und/oder des Ausgangselements 24 nach Bedarf schnell auszuführen, wobei ein Bremspedalübergangs-Logikverfahren oder -Algorithmus 100 (siehe 2) verwendet wird, das bzw. der in den Speicher 19 programmiert oder in diesem gespeichert ist. Das Steuergerät 18 ist elektrisch, entweder direkt über Kabel oder indirekt über ein Datenübertragungssignal, wie hierin oben beschrieben, mit einem Bremspedalwegsensor 41 und einem Bremspedaldruck- oder -kraftsensor 40 verbunden, von denen jeder in elektrischer Verbindung mit dem Bremspedal 27 steht.
Der Wegsensor 41 (in 1 auch als B_T bezeichnet) ist bevorzugt ein Pedalpositions- und -bereichssensor, der ausgebildet oder geeignet ist, um die relative Position und Richtung des Wegs des Bremspedals 27 entlang eines festen Bewegungsbereiches präzise zu detektieren, zu messen oder anderweitig zu ermitteln, wenn das Bremspedal 27 niedergedrückt oder betätigt wird. Der Druck- oder Kraftsensor 40 (in 1 auch als Bp bezeichnet) ist bevorzugt ein Druckmessumformer oder ein anderer geeigneter Drucksensor, der ausgebildet oder geeignet ist, um einen Betätigungsdruck oder eine Betätigungskraft (Pfeil A), der bzw. die von einem Fahrer des Fahrzeugs 10 auf das Bremspedal 27 ausgeübt wird, präzise zu detektieren, zu messen oder anderweitig zu ermitteln. Die durch den Wegsensor 41 und den Kraftsensor 40 vorgenommenen Messungen oder Ablesungen können an das Steuergerät 18 übertragen oder weitergeleitet werden oder sind dabei je nach Bedarf für die Verwendung mit dem Algorithmus 100 der Erfindung anders ermittelbar, was später hierin unten stehend in größerem Detail beschrieben ist.
Der Speicher 19 des Steuergeräts 18 ist mit einem Paar Bremsmoment-Nachschlagetabellen n 90 und 91, d. h. Bremsmoment-Datentabellen, auf die durch das Steuergerät 18 bei der Implementierung oder Ausführung des Algorithmus 100 einfach zugegriffen werden kann, vorgeladen oder vorprogrammiert. Die Nachschlagetabelle 90, hierin nachfolgend als Krafttabelle 90 bezeichnet, entspricht den aufgezeichneten Messungen oder Ablesungen des Kraftsensors 40 und enthält eine zugehörige befohlene Bremsanforderung (B_C ), die für jede der detektierten Kraftmessungen, wie durch den Kraftsensor 40 ermittelt, geeignet ist. Ebenso entspricht die Nachschlagetabelle 91, hierin nachfolgend der Einfachheit halber als Wegtabelle 91 bezeichnet, den Messungen oder Ablesungen des Wegsensors 41 und sie enthält eine befohlene Bremsanforderung (B_C ), die für die detektierte Position des Wegsensors 41 geeignet ist.
Das Steuergerät 18 arbeitet normalerweise bevorzugt gemäß der Krafttabelle 90 und die Krafttabelle 90 dient daher als eine bevorzugte oder Standardtabelle. Allerdings, wie hierin oben stehend zuvor beschrieben, besteht die Tendenz, dass Druck- oder Kraftsensoren wie z. B. der Kraftsensor 40 bei niedrigen Aufbringungsdruckbedingungen eine relativ niedrige Auflösung aufweisen, während Wegsensoren wie z. B. der Wegsensor 41, diese speziellen Einschränkungen typischerweise nicht teilen. Daher kann die Wegtabelle 91 während Perioden niedriger Kraftauflösung des Kraftsensors 40 anstelle der Krafttabelle 90 verwendet werden, um eine merkliche Diskontinuität oder Abweichung zwischen der Bremsmomentanforderung (B_C ) und der von dem Fahrer beabsichtigten Bremskraft zu vermeiden. Allerdings kann eine Diskontinuität aus einer mechanischen Hysterese oder Verzögerung der Ansprechzeit in den verschiedenen Komponenten, die das elektronische Bremssystem umfassen, resultieren und daher ein sofortiger Übergang zwischen der Krafttabelle 90 und der Wegtabelle 91 erfolgen, und dies kann zu einer nicht optimalen Bremsleistung führen. Demgemäß ist eine separate, variable und adaptive Bremsmomentanforderung vorgesehen, die zu Beginn eine durch die Wegtabelle 91 ermittelte wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung (TBR) ist und die nach Bedarf durch einen Multiplikator M modifiziert wird (siehe 2), um eine kraftbasierte Bremsmomentanforderung (FBR), wie durch die Krafttabelle 90 ermittelt, enger zu modellieren oder anzunähern.
Wendet man sich 2 zu, ist der Algorithmus 100 vorgesehen, um eine wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung (TBR), d. h. die Bremsanforderung (B_C ), die auf der Basis des Wegsensors 41 (siehe 1) oder unter dessen Verwendung ermittelt wird, aktiv zu adaptieren, um eine kraftbasierte Bremsmomentanforderung (FBR), d. h. die Bremsanforderung (B_C ), die auf der Basis des Kraftsensors 40 (siehe 1) oder unter dessen Verwendung ermittelt wird, enger anzunähern oder in Übereinzustimmung zu bringen, wodurch ein sanftes und effizientes Umschalten oder ein sanfter und effizienter Übergang zwischen dem Weg- und dem Kraftsensor 41 bzw. 40 ermöglicht wird. Wie hierin oben stehend erklärt, kann ein elektronisches Bremssystem (EBS) eine etwas verschiedene Kraft/Weg-Beziehung relativ zu der tatsächlichen Position des Bremspedals 27 (siehe 1) aufweisen. Darüber hinaus kann sich diese Kraft/Weg-Beziehung mit der Zeit ändern, z. B. infolge des Einbringens von Luft in ein Fahrzeughydrauliksystem durch ein Service und/oder eine Aufnahme von Wasser in eine Bremsflüssigkeitszufuhr. Eine gewisse messbare Differenz in der Kraft/Weg-Beziehung kann auch aus verschiedenen Fahrerbetätigungsraten resultieren, da zwei Personen niemals das Bremspedal 27 auf die exakt gleiche Weise über die Zeit betätigen werden. Demgemäß können mithilfe des Algorithmus 100 die Abweichung über die Zeit eines bestimmten elektronischen Bremssystems (EBS), die Streuung bei der Montage und/oder Komponententoleranzen entsprechend berücksichtigt werden.
Unter Verwendung des Algorithmus 100 der Erfindung wird die elektronische Bremsleistung optimiert und das „Gefühl“ des Bremspedals 27 (siehe 1) sollte sich der Bewegung und dem Gefühl eines herkömmlichen mechanischen Bremspedals, wie hierin oben stehend beschrieben, näher annähern. Um die kontinuierliche Adaption oder das virtuelle „Lernen“ des Algorithmus 100 zu gewährleisten, wird der Algorithmus 100 bevorzugt pro einem ausreichend schnellen und kontinuierlichen Zyklus oder Regelkreis, bevorzugt von etwa 5 bis 10 Millisekunden, ausgeführt, wobei dieser jedoch abhängig von der verfügbaren Geschwindigkeit oder Leistung des Mikroprozessors 80 (siehe 1) weniger oft oder öfter durchgeführt werden kann. Schließlich bleibt innerhalb des Algorithmus 100 eine kraftbasierte Bremsmomentanforderung (FBR) konstant, während zugelassen wird, dass sich eine wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung (TBR) adaptiert oder ändert, um dadurch die kraftbasierte Bremsmomentanforderung (FBR) zu modellieren oder anzunähern.
Beginnend mit Schritt 101 wird ein ganzzahliger Zähler (C) in dem Speicher 19 des Steuergeräts 18 (siehe 1) auf null gesetzt oder initialisiert. Der ganzzahlige Zähler (C) ist eine beliebige digitale oder analoge Vorrichtung, die in der Lage ist, in Ansprechen auf ein vorbestimmtes Ereignis positive ganze Zahlen nach oben zu zählen und das aktuelle Zählergebnis für einen Zugang durch den Algorithmus 100 nach Bedarf und wie hierin später unten stehend beschrieben, zu behalten. Nachdem der Zähler (C) entsprechend auf null gesetzt oder initialisiert wurde, schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 102 weiter.
Bei Schritt 102 detektiert der Algorithmus 100 oder ermittelt anderweitig, dass ein Bremsereignis stattgefunden hat. Ein „Bremsereignis“, wie hierin verwendet, definiert eine Anwendung einer detektierbaren oder messbaren Betätigungskraft (Pfeil A) auf das Bremspedal 27 (siehe 1). Solch eine Betätigungskraft (Pfeil A) sorgt ebenfalls für eine Pedalbewegung oder einen „Pedalweg“, die bzw. der wiederum durch einen Wegsensor 41, wie hierin oben stehend beschrieben, messbar oder anderweitig detektierbar ist. Der Algorithmus 100 wiederholt den Schritt 102 in Übereinstimmung mit dem vorbestimmten Regelkreis, bevorzugt alle 5 bis 10 Millisekunden, bis solch ein Bremsereignis detektiert wird. Sobald ein Bremsereignis entsprechend detektiert wurde, schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 104 weiter.
Bei Schritt 104 ermittelt der Algorithmus 100, ob die bei Schritt 102 detektierte Bremspedalbetätigungskraft (Pfeil A, siehe 1) innerhalb eines gespeicherten, vorbestimmten Schwellen-Bremsbetätigungskraftbereiches liegt, der in 2 einfach als „Bereich“ abgekürzt ist. Zum Beispiel kann der untere Schwellenwert solch eines Bereiches bei einem Betätigungskraftwert festgelegt sein, über dem die Auflösung des Kraftsensors 40 (siehe 1) ausreicht, um die Ausführung einer Bremsanforderung (B_C ) gemäß der Krafttabelle 90 (siehe 1) zu ermöglichen, während der obere Schwellenwert bei einem geeigneten Wert festgelegt sein kann, um eine Sättigung mit dem Wegsensor 41 (siehe 1) zu vermeiden. Der Schritt 104 lässt zu, dass die Ausführung der verbleibenden Schritte des Algorithmus 100 auf einen spezifischen Abschnitt oder Bereich einer detektierten Betätigungskraft (Pfeil A) begrenzt oder beschränkt wird. Wenn der Algorithmus 100 ermittelt, dass die detektierte Betätigungskraft (Pfeil A) innerhalb des gespeicherten Schwellen-Bremsbetätigungskraftbereiches liegt, schreitet er zu Schritt 106 weiter. Andernfalls wiederholt der Algorithmus 100 den Schritt 102.
Bei Schritt 106 ermittelt der Algorithmus 100, ob die detektierte Bewegung oder der detektierte Weg des Bremspedals 27 (siehe 1) nicht kleiner wird, d. h. sich in einer richtigen Richtung zur Aufbringung des Bremspedals 27 (siehe 1) bewegt. Wenn der Algorithmus 100 bei Schritt 106 ermittelt, dass der Pedalweg nicht kleiner wird, schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 108 weiter. Andernfalls kehrt der Algorithmus 100 zu Schritt 102 zurück. Das Einschließen von Schritt 106 in den Algorithmus 100 ist bevorzugt, um den Einfluss einer mechanischen Hysterese auf die anschließenden Fehlerabgleichungs- oder adaptiven Verfahrensschritte, die hierin unten stehend beschrieben sind, zu minimieren oder zu eliminieren.
Bei Schritt 108 berechnet der Algorithmus 100 nach einer Detektion eines Bremsereignisses, das dem Weg innerhalb des hierin oben stehend bei den Schritten 104 bzw. 106 vorbestimmten Kalibrierfensters entspricht, als nächstes einen augenblicklichen wegpositionsbasierten Fehler- oder Abweichungsprozentsatz, der in 2 als „ITB% Fehler“ abgekürzt ist. Der Schritt 108 ermittelt auf einer prozentualen Basis die Abweichung zwischen einer kraftbasierten Anforderung (FBR) und einer wegpositionsbasierten Anforderung (TBR). Demgemäß wird der Wert „ITB% Fehler“ gemäß der Gleichung [[TBR - FBR] / FBR] x 100% berechnet. Sobald der Wert „ITB% Fehler“ richtig berechnet wurde, wird er temporär in dem Speicher 19 des EBS-Steuergeräts 18 (siehe 1) gespeichert. Der Algorithmus 100 schreitet dann zu Schritt 110 weiter.
Bei Schritt 110 summiert der Algorithmus 100 den berechneten ITB% Fehler aus einer vorbestimmten Anzahl von Abtastungen, um dadurch zu einer Zwischen- oder Nominalfehlersumme (Y) zu gelangen. Die Nominalfehlersumme wird temporär in dem Speicher 19 des Steuergeräts (siehe 1) gespeichert. Der Algorithmus 100 schreitet dann zu Schritt 112 weiter.
Bei Schritt 112 inkrementiert der Algorithmus den ganzzahligen Zähler (C) um einen Zählwert und schreitet dann zu Schritt 114 weiter.
Bei Schritt 114 vergleicht der Algorithmus den Wert des ganzzahligen Zählers (C) mit einem vorbestimmten Wert oder Vielfachen (n), der bzw. das der Anzahl von Abtastungen (N) entspricht, die verwendet werden, um die Nominalfehlersumme (Y) zu berechnen (siehe Schritt 110). Wenn der Zähler (C) dem vorbestimmten Vielfachen (n) entspricht, schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 116 weiter. Das Vielfache (n) wird derart gewählt, dass eine ausreichende Anzahl von Bremsereignissen eintritt, bevor die adaptierte Bremsmomentanforderung (ABR) modifiziert wird. Bevorzugt wird das Vielfache (n) mit mindestens 10 festgelegt, es kann jedoch nach Bedarf ein beliebiges Vielfaches (n), das innerhalb des Umfangs der Erfindung geeignet ist, für ein spezielles Fahrzeug oder elektronisches Bremssystem gewählt werden. Wenn der Wert des Zählers (C) nicht dem Vielfachen (n) entspricht, kehrt der Algorithmus 100 zu Schritt 102 zurück, ohne irgendwelche Anpassungen an der wegpositionsbasierten Anforderung (TBR) vorzunehmen.
Bei Schritt 116 ruft der Algorithmus 100 die gespeicherte Nominalfehlersumme (Y) ab und führt unter Verwendung der vorbestimmten Anzahl von Datenabtastungen (N) eine einfache Mittelwertbildungsfunktion aus, d. h. Durchschnitt = Y/N, um zu einem durchschnittlichen ITB% Fehlerwert zu gelangen, der in 2 der Einfachheit halber mit „ITB%_ave“ abgekürzt ist. Sobald der Algorithmus 100 den Wert „ITB%_ave“ berechnet hat, schreitet er zu Schritt 118 weiter.
Bei Schritt 118 vergleicht der Algorithmus 100 den in Schritt 116 berechneten Wert „ITB%_ave“ mit einem gespeicherten Satz, Bereich oder akzeptablen Fehlerfenster, der bzw. das ein Band oder Fenster einer zulässigen Abweichung beschreibt. Innerhalb dieses Fensters kann z. B. ein augenblicklicher Übergang zwischen einer wegpositionsbasierten Anforderung (TBR) und einer kraftbasierten Anforderung (FBR) als zulässig betrachtet werden, da er innerhalb einer akzeptablen Leistungstoleranz liegt. Wenn der Wert „ITB%_ave“ innerhalb dieses Fensters liegt, kehrt der Algorithmus 100 zu Schritt 102 zurück, ohne irgendeine Anpassung an der wegpositionsbasierten Anforderung (TBR) vorzunehmen. Andernfalls schreitet der Algorithmus 100 zu Schritt 120 weiter.
Bei Schritt 120 wird ein Fehleranpassungsfaktor oder ein anpassbarer Multiplikatorfaktor (M) mit einem vorbestimmten Wert, Prozentsatz oder Größe modifiziert oder angepasst. Das heißt, der anpassbaree Multiplikatorfaktor (M) wird mit einem entsprechenden vorbestimmten Wert, Prozentsatz oder Größe, bevorzugt ca. 0,2 bis 0,8%, angepasst, wenngleich andere Werte oder Prozentsätze je nach Bedarf innerhalb des Umfangs der Erfindung verwendet werden können. Bei einem ersten Start eines Fahrzeugs 10 (siehe 1), d. h., wenn eine Fahrzeug 10 von der Produktion an den Konsumenten freigegeben wird, wird der Multiplikatorfaktor (M) auf einen Wert von 1 initialisiert, d. h., dieser wird in dem Speicher 19 des Steuergeräts 18 (siehe 1) derart vorprogrammiert oder aufgezeichnet, dass er 1 entspricht, sodass die adaptierte Bremsmomentanforderung (ABR) anfangs der wegpositionsbasierten Anforderung (TBR) entspricht. Der Multiplikatorfaktor (M) wird dann periodisch auf der Basis des detektierten Vorliegens eines vorbestimmten Fahrzeugzustands mit einem voreingestellten Wert, Prozentsatz oder Größe angepasst, wie z. B. in Schritt 118 erklärt. Dies geschieht, um zuzulassen, dass die wegpositionsbasierte Anforderung (TBR) kontinuierlich angepasst wird, um mit der Zeit die kraftbasierte Anforderung (FBR) anzunähern. Um sicherzustellen, dass die wegbasierte Anforderung (TBR) innerhalb eines vernünftigen Bereiches bleibt, ist der Multiplikatorfaktor (M) bevorzugt durch vorbestimmte Ober- und Untergrenzen eingegrenzt.
Wendet man sich 3 zu, ist ein repräsentativer Satz von Bremsmomentkurven 52 gezeigt, der die Wirkung des Algorithmus 100 von 2 auf eine beispielhafte wegpositionsbasierte Anforderung (TBR) beschreibt. Die Linie A beschreibt eine repräsentative wegpositionsbasierte Anforderung (TBR), während die Linie B eine repräsentative kraftbasierte Anforderung (FBR) beschreibt, wie hierin zuvor oben stehend beschrieben. Der Bereich oder das Band zwischen den Pfeilen D stellt eine Abweichung oder Differenz eines angeforderten Bremsmoments (Y-Achse) in einem bestimmten Augenblick in der Zeit (X-Achse) dar. Ein augenblicklicher Übergang zwischen einer wegpositionsbasierten Anforderung (TBR) und einer kraftbasierten Anforderung (FBR), wenn solch eine Abweichung vorhanden ist, kann, abhängig von der Größenordnung der Abweichung, zu einer merklichen Diskontinuität des aufgebrachten Bremsmoments führen.
Wenn z. B. an einem Punkt E ein augenblicklicher Übergang zwischen der Linie B der kraftbasierten Anforderung (FBR) und der Linie A der wegpositionsbasierten Anforderung (TBR) oder zwischen der Linie A und der Linie B erfolgen sollte, wird solch ein Übergang zu einem vernachlässigbaren merklichen Effekt führen, da sich die Linien A und B an dem Punkt E annähernd gleichen oder koextensiv sind. Allerdings würde an dem Punkt F der Linie B der kraftbasierten Anforderung (FBR) ein augenblicklicher Übergang von dem Punkt F zu einem entsprechenden Punkt F' der Linie A der wegpositionsbasierten Anforderung (TBR) zu einer Bremsmomentabweichung von ungefähr 1000 Nm führen, was von einem Benutzer des Fahrzeugs 10 (siehe 1) wahrscheinlich ohne weiteres wahrnehmbar wäre.
Daher ist unter Verwendung des Algorithmus 100, wie hierin oben stehend unter Bezugnahme auf 2 beschrieben, eine alternative oder adaptierte Bremsmomentanforderung (ABR) vorgesehen, wie durch die Linie C dargestellt. Bei Verwendung des Algorithmus 100 nähert sich z. B. die durch die Linie C dargestellte adaptierte Bremsmomentanforderung (ABR) näher der kraftbasierten Anforderung (FBR) der Linie B an, indem die wegpositionsbasierte Anforderung (TBR) auf einer adaptiven Basis angepasst wird. Wie in 3 gezeigt, stellt der augenblickliche Übergang zwischen der adaptierten Bremsmomentanforderung (ABR) der Linie C und der kraftbasierten Anforderung (FBR) der Linie B einen robusteren Fluidübergang bereit, als es andernfalls möglich wäre.

Claims

Fahrzeug (10), umfassend: ein Bremspedal (27) zum Liefern einer Bremsanforderung auf der Basis einer detektierbaren Bremspedalwegposition, einer detektierbaren Bremspedalwegrichtung und einer detektierbaren Bremspedalbetätigungskraft; einen ersten Sensor (41), der ausgebildet ist, um die detektierbare Bremspedalwegposition und die detektierbare Bremspedalwegrichtung zu detektieren; einen zweiten Sensor (40), der ausgebildet ist, um die detektierbare Bremspedalbetätigungskraft zu detektieren; zumindest eine elektronische Bremssystemkomponente (30), die ausgebildet ist, um das Fahrzeug (10) in Ansprechen auf die Bremsanforderung zu verlangsamen oder anzuhalten; und ein Steuergerät (18) mit einem gespeicherten Bremsbetätigungskraftfenster und einem adaptiven Algorithmus (100) zum Ermitteln einer wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung, die der detektierbaren Bremspedalwegposition entspricht, und einer kraftbasierten Bremsmomentanforderung, die der detektierbaren Bremspedalbetätigungskraft entspricht; wobei das Steuergerät (18) mittels des Algorithmus (100) eine adaptierte Bremsmomentanforderung ermittelt, indem die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung über der Zeit an die kraftbasierte Bremsmomentanforderung angenähert wird; wobei das Steuergerät (18) dazu dient, die Bremsanforderung zu empfangen und die kraftbasierte Bremsmomentanforderung oder die adaptierte Bremsmomentanforderung in Ansprechen auf Bremsanforderung auszuwählen; wobei die adaptierte Bremsmomentanforderung ermittelt wird, indem die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung mit einem anpassbaren Multiplikatorfaktor multipliziert wird und das Steuergerät (18) dazu dient, die zumindest eine elektronische Bremssystemkomponente (30) gemäß der adaptierten Bremsmomentanforderung aufzubringen, wenn die Bremsanforderung auf der detektierbaren Bremspedalwegposition basiert, dadurch gekennzeichnet, dass der anpassbare Multiplikatorfaktor nur angepasst wird, wenn das Steuergerät (18) das Vorliegen eines vorbestimmten Fahrzeugzustands ermittelt.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung kontinuierlich mit dem anpassbaren Multiplikatorfaktor multipliziert wird, um dadurch die adaptierte Bremsmomentanforderung zu ermitteln.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuergerät (18) ferner ein gespeichertes Fenster eines akzeptablen Fehlers umfasst und dazu dient, eine durchschnittliche prozentuale Abweichung der wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung über die kraftbasierte Bremsmomentanforderung zu berechnen, wobei der vorbestimmte Fahrzeugzustand vorliegt, wenn die berechnete durchschnittliche prozentuale Abweichung außerhalb des gespeicherten Fensters eines akzeptablen Fehlers liegt.
Fahrzeug (10) nach Anspruch 3, wobei das Steuergerät (18) dazu dient, die durchschnittliche prozentuale Abweichung nur zu berechnen, wenn die detektierbare Bremspedalwegrichtung nicht kleiner wird.
Verfahren zum Adaptieren einer wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung in einem Hybridfahrzeug (10), um eine kraftbasierte Bremsmomentanforderung mit einem durch ein Bremspedal (27) des Hybridfahrzeugs (10) betätigten elektronischen Bremssystem anzunähern, wobei das Bremspedal (27) eine detektierbare Betätigungskraft, eine detektierbare Wegposition und eine detektierbare Wegrichtung aufweist, wobei das Hybridfahrzeug (10) ferner umfasst: einen ersten Sensor (41), der ausgebildet ist, um die Wegposition und die Wegrichtung des Bremspedals (27) zu detektieren; einen zweiten Sensor (40), der ausgebildet ist, um die Betätigungskraft des Bremspedals (27) zu detektieren; zumindest eine elektronische Bremssystemkomponente (30), die ausgebildet ist, um das Hybridfahrzeug (10) in Ansprechen auf die Bremsanforderung zu verlangsamen oder anzuhalten; und ein Steuergerät (18) mit einem gespeicherten Schwellen-Bremsanwendungsfenster und einem adaptiven Algorithmus (100) zum Ausführen des Verfahrens, und wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass: die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung aus der detektierbaren Wegposition ermittelt wird; die kraftbasierte Bremsmomentanforderung aus der detektierbaren Betätigungskraft ermittelt wird; die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung mit der kraftbasierten Bremsmomentanforderung verglichen wird, um eine durchschnittliche prozentuale Abweichung dazwischen zu ermitteln, wobei das Vergleichen erfolgt, wenn detektiert wird, dass die detektierbare Betätigungskraft einen Wert aufweist, der innerhalb des gespeicherten Schwellen-Bremsanwendungsfensters liegt, und wenn die detektierte Wegrichtung nicht kleiner wird; die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung kontinuierlich mit einem anpassbaren Multiplikatorfaktor multipliziert wird, um dadurch eine adaptierte Bremsmomentanforderung zu berechnen, die sich der kraftbasierten Bremsmomentanforderung annähert; und der anpassbare Multiplikatorfaktor modifiziert wird, wenn ermittelt wird, dass die durchschnittliche prozentuale Abweichung außerhalb eines gespeicherten Fensters eines akzeptablen Fehlers liegt.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der anpassbare Multiplikatorfaktor bei einem Start des Hybridfahrzeugs auf 1 initialisiert wird und dann mit einem gespeicherten Prozentsatz angepasst wird, wenn ermittelt wird, dass die durchschnittliche prozentuale Abweichung außerhalb eines gespeicherten Fensters eines akzeptablen Fehlers liegt.
Adaptives elektronisches Bremssystem (EBS) für ein Fahrzeug (10), das ein niederdrückbares Bremspedal (27) mit einer detektierbaren Bremspedalbetätigungskraft und einer detektierbaren Bremspedalwegposition aufweist, wobei das EBS umfasst: einen Kraftsensor (40), der funktional mit dem niederdrückbaren Bremspedal (27) verbunden ist und dazu dient, eine kraftbasierte Bremsmomentanforderung in Ansprechen auf die detektierbare Bremspedalbetätigungskraft zu ermitteln; einen Wegsensor (41), der funktional mit dem Bremspedal (27) verbunden ist und dazu dient, eine wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung in Ansprechen auf die detektierbare Bremspedalwegposition zu ermitteln; und ein Steuergerät (18) mit einem Algorithmus (100), der ausgebildet ist, um die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung zu adaptieren, indem sie der kraftbasierten Bremsmomentanforderung über eine Zeitspanne trotz Schwankungen mittels einer Beziehung zwischen der kraftbasierten Bremsmomentanforderung und der wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung angenähert wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (18) dazu dient, eine durchschnittliche prozentuale Abweichung zwischen der wegpositionsbasierten Bremsmomentanforderung und der kraftbasierten Bremsmomentanforderung auf der Basis einer vorbestimmten Anzahl von Abtastungen zu berechnen, und wobei der anpassbare Multiplikator mit einem gespeicherten prozentualen Wert angepasst wird, wenn die berechnete durchschnittliche prozentuale Abweichung außerhalb eines gespeicherten Fensters eines akzeptablen Fehlers liegt.
Adaptives EBS nach Anspruch 7, wobei das adaptive EBS mit dem Fahrzeug (10) kombiniert und ausgebildet ist, um die wegpositionsbasierte Bremsmomentanforderung kontinuierlich mit einem anpassbaren Multiplikatorfaktor zu multiplizieren.