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GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft die Steuerung eines Kraftfahrzeugs
und insbesondere Steuerungssysteme und Verfahren zum Steuern von Fahrzeugbremsen.
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HINTERGRUND
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Die
hier bereitgestellte Hintergrundbeschreibung dient der allgemeinen
Darstellung des Kontexts der Offenbarung. Die Arbeit der gegenwärtig benannten
Erfinder, sofern sie in diesem Hintergrundabschnitt beschrieben
ist, sowie Aspekte der Beschreibung, die zum Zeitpunkt des Einreichens nicht
anderweitig als Stand der Technik ausgewiesen sind, werden weder
explizit noch implizit als Stand der Technik gegen die vorliegende
Offenbarung anerkannt.
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Kraftfahrzeuge
können
einen Antriebsstrang umfassen, der ein Antriebsaggregat (z. B. eine
Maschine, einen Elektromotor und/oder eine Kombination daraus),
ein Mehrstufengetriebe und ein Differential oder einen Endantrieb
umfasst. Das Antriebsaggregat erzeugt ein Antriebsdrehmoment, das
durch eines von vielen Übersetzungsverhältnissen
des Getriebes an den Endantriebs übertragen wird, um Räder des
Fahrzeugs anzutreiben.
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Kraftfahrzeuge
können
auch mit den Rädern verbundene
Bremsen umfassen, die selektiv betätigt werden können, um
das Fahrzeug zu verlangsamen und dadurch zu stoppen. Typischerweise
werden die Bremsen von einem Fahrer des Fahrzeugs bedient, indem
er ein Bremspedal niederdrückt
und dadurch eine Pedalkraft erzeugt. Bei Fahrzeugen, die mit einem
hydraulischen Bremssystem ausgestattet sind, kann die Pedalkraft
in einen Druck (nachstehend „Bremsenanwendungsdruck”) eines
Bremsfluids umgesetzt werden, welches zum Betätigen der Bremsen über einen
Hauptzylinder, der in dem hydraulischen Bremssystem enthalten ist,
verwendet wird.
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Der
Bremsenanwendungsdruck kann zum Betätigen der Fahrwerkbremsen verwendet
werden und dadurch ein Bremsmoment erzeugen, das zum Verlangsamen
des Fahrzeugs verwendet wird. Bei einem herkömmlichen Bremssystem kann die
Pedalkraft direkt an den Hauptzylinder übertragen werden, um den Bremsenanwendungsdruck
zu erzeugen. Herkömmliche
Servobremssysteme können
einen Bremsverstärker
umfassen, der die an den Hauptzylinder übertragene Pedalkraft verstärkt und
dadurch eine Bremsunterstützung
bereitstellt.
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Alternativ
kann die Pedalkraft bei einem brake-by-wire-System von einem mit
dem Hauptzylinder verbundenen Stellglied über das hydraulische Bremssystem
indirekt an die Fahrwerksbremsen übertragen werden. Das Stellglied
kann von einem oder mehreren Steuerungsmodulen so geregelt werden,
dass es ein Sollbremsmoment auf der Grundlage einer vom Fahrer beabsichtigten
Bremskraft erzeugt. Das brake-by-wire-System kann einen Sensor umfassen,
der einen Versatz des Bremspedals misst. Das brake-by-wire-System
kann auch einen Sensor umfassen, der die Pedalkraft misst. Einer
oder mehrere der vorstehenden Sensoren können von dem brake-by-wire-System
verwendet werden, um die vom Fahrer beab sichtigte Bremskraft zu
ermitteln. Auf der Grundlage der vom Fahrer beabsichtigten Bremskraft
kann das brake-by-wire-System das Stellglied so regeln, dass es
den Bremsenanwendungsdruck erzeugt, der dem Sollbremsmoment entspricht.
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Der
Bremsenanwendungsdruck kann aus einer Vielzahl von Gründen modifiziert
werden. Beispielsweise können
Bremsenantiblockiersysteme den Bremsenanwendungsdruck modifizieren,
um einen Radschlupf zu verhindern, der auf rutschigen oder unebenen
Straßen
auftreten kann. Auf ähnliche Weise
können
die Fahrzeugstabilitätssteuerungssysteme
den Bremsenanwendungsdruck modifizieren, indem sie den Bremsenanwendungsdruck
auf die Räder
verteilen, um einen Verlust der Fahrzeugkontrolle zu verhindern.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Bei
einem Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Steuerungssystem
für eine
Fahrzeugbremse bereit, das ein Kompensationsmodul, welches einen
kompensierten Bremswert auf der Grundlage einer Fahrzeugmasse und
einer Pedalkraft und/oder eines Pedalversatzes ermittelt, und ein Bremssteuerungsmodul
umfasst, das einen an die Fahrzeugbremse gelieferten Fluiddruck
auf der Grundlage des kompensierten Bremswerts selektiv einstellt.
Bei einem Merkmal ermittelt das Kompensationsmodul den kompensierten
Bremswert auf der Grundlage eines Vergleichs der Fahrzeugmasse und eines
vorbestimmten Massenwerts, und wenn die Fahrzeugmasse größer als
der vorbestimmte Massenwert ist, stellt das Bremssteuerungsmodul
den Fluiddruck im Verhältnis
zu einem Quotienten der Fahrzeugmasse und des vorbestimmten Massenwerts
ein. Bei einem weiteren Merkmal ermittelt das Kompensationsmodul
den kompen sierten Bremswert auf der Grundlage eines negativen Antriebsdrehmoments,
das von einem Antriebsaggregat erzeugt wird.
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Bei
einer beispielhaften Ausführungsform umfasst
das Steuerungssystem ferner ein Stellglied, das eine Betätigungskraft
selektiv an einen Hauptzylinder liefert, welcher den Fluiddruck
in Ansprechen auf die Betätigungskraft
erzeugt, und das Bremssteuerungsmodul stellt die Betätigungskraft
ein. Bei einer weiteren beispielhaften Ausführungsform umfasst das Steuerungssystem
ferner ein Bremspedal, das mit einem Hauptzylinder mechanisch gekoppelt
ist, wobei das Bremspedal selektiv betätigt werden kann, um eine Pedalkraft
an den Hauptzylinder zu liefern, und ein Stellglied, das eine Betätigungskraft
an den Hauptzylinder liefert, wobei der Hauptzylinder den Fluiddruck
in Ansprechen auf die Pedalkraft und die Betätigungskraft erzeugt, und wobei
das Bremssteuerungsmodul die Betätigungskraft
einstellt.
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Bei
einem weiteren Aspekt stellt die vorliegende Offenbarung ein Verfahren
zum Steuern einer Fahrzeugbremse bereit, das umfasst, dass ein kompensierter
Bremswert auf der Grundlage einer Fahrzeugmasse und einer Pedalkraft
und/oder eines Pedalversatzes ermittelt wird, und dass ein Fluiddruck, der
an die Fahrzeugbremse auf der Grundlage des kompensierten Bremswerts
geliefert wird, selektiv eingestellt wird. Bei einem Merkmal umfasst
das Ermitteln des kompensierten Bremswerts, dass die Fahrzeugmasse
und ein vorbestimmter Massenwert verglichen werden, und wenn die
Fahrzeugmasse größer als
der vorbestimmte Massenwert ist, umfasst das selektive Einstellen
des Fluiddrucks, dass der Fluiddruck im Verhältnis zu einem Quotienten der Fahrzeugmasse
und des vorbestimmten Massenwerts eingestellt wird.
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Bei
einem weiteren Merkmal umfasst das Ermitteln des kompensierten Bremswerts,
dass der kompensierte Bremswert auf der Grundlage eines negativen
Antriebsdrehmoments ermittelt wird, welches von einem Antriebsaggregat
erzeugt wird. Bei noch einem weiteren Merkmal umfasst das Verfahren ferner,
dass ein Stellglied bereitgestellt wird, das eine Betätigungskraft
selektiv an einen Hauptzylinder liefert, der den Fluiddruck in Ansprechen
auf die Betätigungskraft
erzeugt, wobei das selektive Einstellen des Fluiddrucks umfasst,
dass die Betätigungskraft eingestellt
wird.
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Bei
noch einem weiteren Merkmal umfasst das Verfahren ferner, dass ein
mit einem Hauptzylinder mechanisch gekoppeltes Bremspedal bereitgestellt
wird, wobei das Bremspedal selektiv betätigt werden kann, um eine Pedalkraft
an den Hauptzylinder zu liefern, und dass ein Stellglied bereitgestellt wird,
das eine Betätigungskraft
an den Hauptzylinder liefert, wobei der Hauptzylinder den Fluiddruck
in Ansprechen auf die Pedalkraft und die Betätigungskraft erzeugt, wobei
das selektive Einstellen des Fluiddrucks umfasst, dass die Betätigungskraft
eingestellt wird.
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Weitere
Anwendungsgebiete der vorliegenden Offenbarung ergeben sich aus
der hier nachstehend bereitgestellten genauen Beschreibung. Es versteht
sich, dass die genaue Beschreibung und spezielle Beispiele nur zur
Veranschaulichung gedacht sind und den Umfang der Offenbarung nicht
einschränken
sollen.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Offenbarung wird anhand der genauen Beschreibung und
der beiliegenden Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:
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1 ein
Funktionsblockdiagramm ist, das ein beispielhaftes Fahrzeugsystem
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
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2 ein
Teilfunktionsblockdiagramm des Antriebsstrangsteuerungsmoduls und
des Bremssteuerungsmoduls ist, die in 1 gezeigt
sind; und
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3 ein
Flussdiagramm ist, das beispielhafte Schritte für ein Bremssteuerungsverfahren
gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist rein beispielhafter Natur und soll die
Offenbarung, ihre Anwendung oder Verwendungsmöglichkeiten keinesfalls einschränken. Der
Klarheit halber werden gleiche Bezugszeichen in den Zeichnungen
verwendet, um ähnliche
Elemente zu bezeichnen. Bei der Verwendung hierin soll der Ausdruck
mindestens eine von A, B und C so aufgefasst werden, dass er ein
logisches (A oder B oder C) unter Verwendung eines nicht exklusiven
logischen Oder bedeutet. Es versteht sich, dass Schritte in einem
Verfahren in einer anderen Reihenfolge ausgeführt werden können, ohne
die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zu verändern.
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Bei
der Verwendung hierin bezieht sich der Begriff Modul auf eine anwendungsspezifische
integrierte Schaltung (ASIC), eine elektronische Schaltung, einen
Prozessor (gemeinsam genutzt, dediziert oder Gruppe) und einen Speicher,
die ein oder mehrere Software- oder Firmwareprogramme ausführen, eine
kombinatorische Logikschaltung und/oder andere geeignete Komponenten,
welche die beschriebene Funktionalität bereitstellen.
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Die
Leistung einer Fahrzeugbremse kann auf eine Vielzahl von Weisen
beeinflusst werden. Zum Beispiel kann die Bremsleistung durch Wärme, die
bei einem verlängerten
Bremsen erzeugt wird, verringert werden. Zudem kann die Bremsleistung von
Veränderungen
der Fahrzeugmasse beeinflusst werden. Zunahmen der Fahrzeugmasse
können
die Bremsleistung verringern, da sie zusätzlichen Bremspedalweg und/oder
zusätzliche
Pedalkraft benötigen,
um die zusätzliche
Energie zu erzeugen, die zum Verlangsamen und/oder Stoppen des beladenen
Fahrzeugs erforderlich ist. Die Fahrzeugmasse kann in Abhängigkeit
von der Anzahl der Fahrgäste und
einer in das Fahrzeug geladenen Ladung variieren.
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Folglich
stellt die vorliegende Offenbarung ein Steuerungssystem und ein
Steuerungsverfahren zum Regeln der Bremsen auf der Grundlage der Fahrzeugmasse
bereit. Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenbarung kann ein zusätzlicher Bremsenanwendungsdruck
im Verhältnis
zu der Fahrzeugmasse an die Bremsen geliefert werden. Die Fahrzeugmasse
kann ein gelernter Wert sein, wie hier erörtert wird, oder sie kann ein
Wert sein, der von dem Fahrer des Fahrzeugs eingegeben wird.
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Durch
Einstellen des Bremsenanwendungsdrucks auf der Grundlage der Fahrzeugmasse
kann die von dem Fahrer des Fahrzeugs wahrgenommene Bremsleistung
verbessert werden, indem der Betrag an Pedalweg und/oder Kraft verringert
wird, der zum Erfüllen
der Bremsabsicht des Fahrers benötigt
wird. Zudem kann die tatsächliche
Bremsleistung durch Erhöhen
der Fahrzeugverlangsamung verbessert werden, um die Bremsabsicht
des Fahrers zu erfüllen.
Auf die vorstehende Weise können
das Bremsgefühl
und die Bremsleistung verbessert werden.
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Mit
spezieller Bezugnahme auf 1 ist eine schematische
Teildarstellung eines beispielhaften Fahrzeugsystems 10 gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Das Fahrzeugsystem 10 umfasst
ein Antriebsaggregat 12 und ein Bremssystem 14.
Das Antriebsaggregat 12 und das Bremssystem 14 können von
einem Antriebsstrangsteuerungsmodul (PCM) 16 bzw. einem
Bremssteuerungsmodul 18 geregelt werden. Wie nachstehend genauer
erörtert
wird, arbeiten das PCM 16 und das Bremssteuerungsmodul 18 zusammen,
um das Bremssystem 14 auf der Grundlage der Fahrzeugmasse
zu regeln.
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Das
Antriebsaggregat 12 erzeugt ein Antriebsdrehmoment, das
zum Beschleunigen des Fahrzeugs und zum Beibehalten einer Sollfahrzeuggeschwindigkeit
verwendet werden kann. Das Antriebsdrehmoment kann durch ein Getriebe 20 mit
variierenden Übersetzungsverhältnissen
auf einen Endantrieb 22 übertragen werden, um wenigstens
eines oder mehrere Räder 24 des
Fahrzeugs anzutreiben. Das Antriebsaggregat 12 kann auch
zum Verlangsamen des Fahrzeugs verwendet werden, indem ermöglicht wird,
dass die Räder
das Antriebsaggregat 12 über das Getriebe 20 und
den Endantrieb 22 rückwärts antreiben.
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Das
Antriebsaggregat 12 kann ein hybrides Antriebsaggregat
sein, das wie gezeigt eine Brennkraftmaschine 26 und ein
Hybridantriebssystem 28 umfasst. Das Hybridantriebssystem 28 kann
eine von mehreren Arten sein und kann ein Generator-Starter-System
mit Riemenantrieb sein (BAS-System). Entsprechend kann das Hybridantriebssystem 28 einen
Maschinenzubehörantrieb 30,
einen Elektromotor/Generator 32 und eine Leistungsstapelanordnung 34 umfassen.
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Der
Maschinenzubehörantrieb 30 überträgt Drehmoment
zwischen der Maschine 26 und dem Elektromotor/Generator 32.
In einem Fahrmodus liefert der Motor/Generator 32 Antriebsdrehmoment
an die Maschine 26, während
er elektrische Leistung von der Leistungsstapelanordnung 34 empfängt. In einem
Regenerationsmodus liefert der Motor/Generator 32 eine
elektrische Ladung an die Leistungsstapelanordnung 34,
während
er von der Maschine 26 angetrieben wird. Die Leistungsstapelanordnung 34 umfasst
eine (nicht gezeigte) Batterie, die von dem Motor/Generator 32 gelieferte
Energie speichert und die Energie an die verschiedenen Komponenten
des Fahrzeugsystems 10 einschließlich des Motors/Generators 32 liefert.
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Mit
fortgesetzter Bezugnahme auf 1 ist das
Bremssystem 14 mit den Rädern 24 verbunden und
erzeugt ein Bremsmoment, das zum Verlangsamen und damit zum Stoppen
des Fahrzeugs verwendet werden kann. Das Bremssystem 14 kann
ein brake-by-wire-System sein, wie hier erörtert wird. Alternativ kann
das Bremssystem 14 vom herkömmlichen mechanischen Typ sein.
Das Bremssystem 14 kann mit den Rädern 24 verbundene
hydraulisch betätigte Bremsanordnungen 36 umfassen.
Die Bremsanordnungen 36 können Reibungsbremsen sein,
welche das Bremsmoment proportional zu einem Druck eines Bremsfluids
(d. h. dem Bremsenanwendungsdruck) erzeugen, das an die Bremsanordnungen 36 geliefert
wird.
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Das
Bremssystem 14 kann ferner einen Hauptzylinder 38 und
einen Bremsmodulator umfassen, etwa ein Bremsenantiblockiermodul
(ABS-Modul) 40.
Der Hauptzylinder 38 liefert das Bremsfluid unter Druck
an das ABS-Modul 40, welches das Bremsfluid wiederum mit
dem Sollbremsenanwendungsdruck an die Bremsanordnungen 36 liefert.
Der Hauptzylinder 38 liefert das Bremsfluid mit einem Arbeitsdruck
im Ver hältnis
zu einer variablen externen Kraft, die auf den Hauptzylinder 38 aufgebracht
wird. Der Hauptzylinder 38 kann einen Drucksensor 41 umfassen,
der den Arbeitsdruck erfasst und ein Drucksignal (BPMeas)
erzeugt, das zum Ermitteln des Arbeitsdrucks verwendet werden kann.
Das Drucksignal BPMeas kann an das Bremssteuerungsmodul 18 ausgegeben
werden.
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Die
externe Kraft kann über
eine elektromechanische Stellgliedanordnung 42, die in
dem Bremssystem 14 enthalten ist, an den Hauptzylinder 38 geliefert
werden. Die Stellgliedanordnung 42 kann so geregelt werden,
dass sie die an den Hauptzylinder gelieferte externe Kraft variiert
und dadurch den Arbeitsdruck, der von dem Hauptzylinder 38 geliefert wird,
variiert. Zum Beispiel kann die Stellgliedanordnung 42 eine
externe Sollkraft auf der Grundlage eines Bremssteuerungssignals
(BFCntrl) liefern, welches von dem Bremssteuerungsmodul 18 erzeugt
wird. Die Stellgliedanordnung 42 kann so geregelt werden, dass
sie die externe Sollkraft, die zum Erzeugen des Sollarbeitsdrucks
wie hier erörtert
benötigt
wird, bereitstellt. Alternativ kann die Stellgliedanordnung 42 bei
einem herkömmlichen
Bremssystem so geregelt werden, dass sie eine externe Kraft an den
Hauptzylinder 38 liefert, um eine Pedalkraft zu ergänzen. Die Stellgliedanordnung 42 kann
so geregelt werden, dass sie den von dem Hauptzylinder 38 gelieferten Sollarbeitsdruck
erzeugt. Die Stellgliedanordnung 42 kann einen (nicht gezeigten)
mit Unterdruck betriebenen Verstärker
umfassen, der die von der Stellgliedanordnung 42 gelieferte
Kraft verstärkt.
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Das
ABS-Modul 40 empfangt das Bremsfluid mit dem Arbeitsdruck
und liefert wiederum selektiv ein Bremsfluid mit dem Sollbremsenanwendungsdruck
an die Bremsanordnungen 36. Das ABS-Modul 40 kann
den an eine oder mehrere der Bremsanordnungen 36 gelieferten
Bremsenanwendungsdruck auch nach Wunsch modulieren. Eine Modulation
des Bremsenanwendungsdrucks kann gewünscht sein, um einen Radschlupf
zu regeln. Das ABS-Modul 40 kann den Bremsenanwendungsdruck
auch beeinflussen oder auf die einzelnen Räder 24 (z. B. Vorder- und
Hinterräder)
des Fahrzeugs aufteilen.
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Das
PCM 16 kann verschiedene Stellglieder 43, die
in dem Fahrzeugsystem 10 enthalten sind, regeln und dadurch
das von dem Antriebsaggregat 12 erzeugte Antriebsdrehmoment
regeln. Zur Vereinfachung ist ein einziges Stellglied 43,
welches an der Maschine 26 angeordnet ist, gezeigt. Die
Stellglieder 43 können
beispielsweise ein (nicht gezeigtes) Drosselklappenventil zum Regeln
einer Ansaugluft der Maschine 26 umfassen. Das PCM 16 kann
das Antriebsdrehmoment auf der Grundlage von Signalen regeln, die
es von verschiedenen Fahrzeugsensoren empfangt, die in dem Fahrzeugsystem 10 enthalten sind.
Der Kürze
halber sind nur Maschinensensoren 44 und ein Raddrehzahlsensor 46 gezeigt.
Das PCM 16 kann das Antriebsdrehmoment ferner auf der Grundlage
von Signalen regeln, die in Ansprechen auf eine Fahrereingabe an
Fahrerschnittstelleneinrichtungen 48 erzeugt werden. Obwohl
nur einige Fahrzeugsensoren und Stellglieder hier erörtert sind, ist
festzustellen, dass das Fahrzeugsystem 10 andere Sensoren
und Stellglieder enthalten kann, die nach Wunsch im gesamten Fahrzeugsystem 10 angeordnet
sind.
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Die
Sensoren 44 können
Sensoren, wie etwa einen (nicht gezeigten) Luftmassenstromsensor
und einen (nicht gezeigten) Kühlmitteltemperatursensor umfassen,
die in der Maschine 26 angeordnet sind, sind aber nicht
darauf begrenzt. Von den Sensoren 44 erzeugte Signale können an
das PCM 16 ausgegeben werden. Der Raddrehzahlsensor 46 kann
an einem der Räder 24 angeordnet
sein und kann ein Raddrehzahlsignal (WSMeas)
erzeugen, das zum Ermitteln einer aktuellen Geschwindigkeit des
Fahr zeugs verwendet werden kann. Der Raddrehzahlsensor 46 kann
das Raddrehzahlsignal WSMeas an das Bremssteuerungsmodul 18 ausgeben.
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Die
Fahrerschnittstelleneinrichtungen 48 können ein Gaspedal 50,
ein Bremspedal 52, und einen Getriebegangwahlhebel 54 umfassen,
sind aber nicht darauf beschränkt.
Das Gaspedal 50 kann ein Gaspedalsignal (APPosn)
erzeugen, das eine Position des Gaspedals 50 anzeigt, die
zur Ermittlung eines vom Fahrer beabsichtigten Antriebsdrehmoments verwendet
werden kann. Das Bremspedal 52 kann ein oder mehrere Signale
erzeugen, die zum Ermitteln eines vom Fahrer beabsichtigten Bremsmoments
verwendet werden können.
Beispielsweise kann das Bremspedal 52 ein Bremspedalsignal
(BPPosn) erzeugen, das eine Position und/oder
einen Versatz des Bremspedals 52 anzeigt. Das Bremspedal 52 kann
auch ein (nicht gezeigtes) Signal erzeugen, das eine Pedalkraft
anzeigt, die von dem Fahrer auf das Bremspedal 52 ausgeübt wird.
Der Gangwahlhebel 54 kann ein Gangwahlhebelsignal (GSPosn) erzeugen, welches eine Position des
Gangwahlhebels 54 anzeigt, die verwendet werden kann, um
einen vom Fahrer beabsichtigten Arbeitsbereich (z. B. Parken, Rückwärts, Neutral,
Fahren usw.) des Getriebes 20 zu ermitteln. Die von den
Schnittstelleneinrichtungen 48 erzeugten Signale können wie
gezeigt an das PCM 16 und das Bremssteuerungsmodul 18 ausgegeben
werden.
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Das
Bremssteuerungsmodul 18 kann die verschiedenen Komponenten
des Bremssystems 14, etwa die Stellgliedanordnung 42 und
das ABS-Modul 40, regeln und dadurch das Bremsmoment regeln, das
von den Bremsanordnungen 36 erzeugt wird. Das Bremssteuerungsmodul 18 kann
Steuerungssignale erzeugen, etwa ein Bremskraftsteuerungssignal (BFCntrl) und ein ABS-Steuerungssignal (ABSCntrl), um die Stellgliedanordnung 42 bzw.
das ABS-Modul 40 zu regeln. Das Bremssteuerungsmodul 18 kann
das Bremsmoment auf der Grundlage von Signalen regeln, die es von
ver schiedenen Sensoren des Fahrzeugsystems 10 empfängt, welche
hier vorstehend beschrieben sind, etwa dem Raddrehzahlsensor 46 und
dem Drucksensor 41.
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Gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Offenbarung können
das PCM 16 und das Bremssteuerungsmodul 18 zusammenarbeiten,
um das von dem Bremssystem 14 erzeugte Bremsmoment auf der
Grundlage einer gelernten Fahrzeugmasse (MVeh) zu
regeln. Insbesondere können
das PCM 16 und das Bremssteuerungsmodul 18 zusammenarbeiten, um
das von dem Bremssystem erzeugte Bremsmoment im Verhältnis zu
der gelernten Fahrzeugmasse MVeh selektiv
einzustellen. Auf diese Weise können das
PCM 16 und das Bremssteuerungsmodul 18 zusammenarbeiten,
um eine Bremsunterstützung
zum Erfüllen
des vom Fahrer beabsichtigten Bremsmoments bereitzustellen.
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Mit
speziellem Bezug auf 2 kann das PCM 16 ein
Massenmodul 100 umfassen, das die gelernte Fahrzeugmasse
(MVeh) ermittelt. Das Massenmodul 100 kann
MVeh wie gezeigt an das Bremssteuerungsmodul 18 ausgeben.
Die gelernte Fahrzeugmasse MVeh ist eine
geschätzte
Gesamtmasse des Fahrzeugs. Folglich umfasst MVeh allgemein
die Masse von Fahrgästen,
Ladung, und Anhängergewicht sowie
die Masse aller Betriebsverbrauchsmittel, wie etwa Motoröl, Kühlmittel
und den Kraftstoff, der zum Antreiben des Fahrzeugs verwendet wird.
Das Massenmodul 100 kann die gelernte Fahrzeugmasse auf rekursive
Weise ermitteln, um Veränderungen
bei der Gesamtmasse des Fahrzeugs im Lauf der Zeit zu berücksichtigen.
Ferner kann das Massenmodul 100 MVeh durch
beliebige bekannte Verfahren schätzen.
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Beispielsweise
verwenden einige bekannte Verfahren Drucksensoren oder Schalter,
die Lasten und/oder Verlagerungen des Fahrzeugs messen. Die Sensoren
oder Schalter können
sich bei der Fahrgastzelle (z. B. den Sitzen), der Ladefläche, dem Fahrwerk
und/oder der Anhängerkupplung
befinden. Andere bekannte Verfahren verwenden das zweite Newtonsche
Bewegungsgesetz, um die Fahrzeugmasse zu ermitteln. Das zweite Newtonsche
Gesetz sagt aus, dass die Summe der Kräfte an dem Fahrzeug gleich
dem Produkt der Fahrzeugmasse und der resultierenden Beschleunigung
(oder Verzögerung)
sein muss. Folglich können
derartige Verfahren rekursive Verfahren verwenden, um einen Quotienten
einer Nettosumme der Fahrzeugschubkräfte und der Fahrzeugbeschleunigung
zu ermitteln. Die Fahrzeugschubkräfte können zum Beispiel Antriebskräfte, Bremskräfte, aerodynamische
Kräfte
und Straßenneigungskräfte umfassen.
Jede der Fahrzeugschubkräfte
kann unter Verwendung des Antriebsdrehmoments, des Bremsmoments
und/oder der Fahrzeuggeschwindigkeit geschätzt werden. Die Fahrzeugbeschleunigung
oder -verzögerung
kann unter Verwendung einer zeitlichen Änderungsrate bei der Raddrehzahl
oder Veränderungen
bei der Fahrzeugposition im Lauf der Zeit, die von einem globalen Positionierungssystem
erfasst werden, geschätzt werden.
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Das
Bremssteuerungsmodul 18 kann ein Modul 110 für Absicht
des Fahrers, ein Massenkompensationsmodul 112 und ein Modulationsmodul 114 umfassen.
Das Modul 110 für
Absicht des Fahrers ermittelt das vom Fahrer beabsichtigte Bremsmoment (BFDes) und gibt den Wert von BFDes an
das Massenkompensationsmodul 112 aus. Das Modul 110 für Absicht
des Fahrers kann BFDes auf der Grundlage
des Bremspedalsensorsignals BPPosn und nach
Wunsch weiterer Fahrzeugsystemsignale ermitteln. BFDes wird allgemein
gleich dem vom Fahrer beabsichtigten Bremsmoment sein, das durch
die Fahrereingabe an das Bremspedal 52 angezeigt wird.
Dort, wo das Fahrzeugsystem 10 in einem speziellen Modus
arbeitet, wie etwa einem Antriebsstrangbremsmodus oder dem Regenerationsmodus
des Hybridsystems 28, der ein negatives Antriebsdrehmoment
erzeugt, kann BFDes gleich dem vom Fahrer
beabsichtigten Bremsmoment, welches vom Fahrer angezeigt wird, minus
einem geschätzten
Wert für
das negative Antriebsdrehmoment sein.
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Das
Massenkompensationsmodul 112 ermittelt das kompensierte
Bremsmoment (BFComp) auf der Grundlage der
Werte der gelernten Fahrzeugmasse MVeh und
des vom Fahrer beabsichtigten Bremsmoments BFDes,
die es empfängt.
Zudem gibt das Massenkompensationsmodul 112 das Bremssteuerungssignal
BFCntrl an die Stellgliedanordnung 42 aus,
um die Bremsanordnungen 36 so zu regeln, dass ein Bremsmoment
erzeugt wird, das gleich dem kompensierten Bremsmoment BFComp ist.
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Das
Massenkompensationsmodul 112 ermittelt BFComp allgemein
im Verhältnis
zu einem Quotienten von MVeh und einem minimalen
Fahrzeugmassenwert (MMin). Der minimale
Fahrzeugmassenwert MMin kann ein vorbestimmter
Massenwert sein, der in einem (nicht gezeigten) Speicher des Bremssteuerungsmoduls 18 gespeichert
ist, und kann ein kalibrierbarer Wert sein. Der Wert von MMin kann gleich einem Dämpfungsgewicht des Fahrzeugs
sein. Mit anderen Worten kann MMin ein vorbestimmter
Wert sein, der gleich dem Gesamtgewicht des Fahrzeugs mit einer
Standardausstattung, allen notwendigen Betriebsverbrauchsmitteln,
einem vollen Kraftstofftank und ohne Beladung mit Fahrgästen, Fracht
oder Anhängergewicht
ist.
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Alternativ
kann der minimale Fahrzeugmassenwert MMin eine
Schwellenwertfahrzeugmasse sein, die größer als das Dämpfungsgewicht
des Fahrzeugs ist. Auf diese Weise kann MMin eine
Schwellenwertfahrzeugmasse sein, unterhalb welcher eine massenkompensierte
Bremsunterstützung
verhindert wird. Der Wert von MMin kann
gleich dem Dämpfungsgewicht
plus einem Massenversatzwert sein. Der Massenversatzwert kann eine geschätzte Masse eines
oder mehrerer erwarteter Fahrgäste
des Fahrzeugs sein. Als ein weiteres Beispiel kann der Massenversatzwert
gleich einer geschätzten
Masse einer gewissen optionalen Ausstattung sein, die, obwohl sie
nicht original von dem Hersteller des Fahrzeugs installiert ist,
später
in dem Fahrzeug installiert werden kann.
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Unter
Berücksichtigung
des Vorstehenden, wobei MVeh größer als
MMin ist, kann das Massenkompensationsmodul 112 BFComp unter Verwendung der Formel BFComp = BFDes·(MVeh/MMin) [Gleichung
1a] ermitteln. Wenn MVeh kleiner oder gleich
MMin ist, kann das Massenkompensationsmodul
BFComp unter Verwendung der Formel BFComp = BFDes [Gleichung
2] ermitteln. Auf diese Weise kann das Massenkompensationsmodul 112 die
Gleichungen 1a und 2 selektiv verwenden, um sicherzustellen, dass
BFComp größer oder gleich BFDes ist
und BFComp nicht zu einer verminderten Bremsleistung
führen
wird.
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Ein
zusätzlicher
Ausdruck, nämlich
(1 – k), kann
zu der Gleichung 1a hinzugefügt
werden, um den Wert des Ausdrucks MVeh/MMin zu skalieren, was die folgende Gleichung
liefert: BFComp = BFDes·(MVeh/MMin)·(1 – k) [Gleichung
1b]. In Gleichung 1b kann k ein reeller numerischer Wert sein, der
zwischen null und eins schwankt (d. h. 0.0 ≤ k ≤ 1.0). Der Wert von k kann nach
Wunsch variiert werden, um den Wert von MVeh/MMin zu skalieren. Ein Skalieren des Ausdrucks
MVeh/MMin kann gewünscht sein,
um zu ermöglichen,
dass das Fahrzeugsystem 10 in einem oder mehreren Modi
arbeitet, etwa dem Antriebsstrangbremsmodus oder dem Regenerationsmodus,
um ein negatives Antriebsdrehmoment zur Bremsunterstützung zu
erzeugen.
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Beispielsweise
kann ein Skalieren des Ausdrucks MVeh/MMin gemäß Gleichung
1b es dem Fahrzeugsystem 10 ermöglichen, ein negatives Antriebsdrehmoment
proportional zu BFComp·(k) zu erzeugen. Auf diese
Weise ermöglicht
die Gleichung 1b, dass eine massenkompensierte Bremsunterstützung durch
eine Kombination eines zusätzlichen
Bremsmoments, das von den Bremsanordnungen 36 erzeugt wird,
und eines negativen Antriebsdrehmoments, das von dem Antriebsaggregat 12 erzeugt wird,
bereitgestellt wird. Unter Verwendung von Gleichung 1b kann die
Verteilung von Bremsunterstützung
zwischen den Bremsanordnungen 36 und dem Antriebsaggregat 12 variiert
werden, indem der Wert von k variiert wird. Das Massenkompensationsmodul 112 kann
selektiv auch die Gleichungen 1b und 2 zum Ermitteln von BFComp verwenden.
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Alternativ
kann BFComp unter Verwendung der Formel:
BFComp = BFDes·(MVeh/MMin)·(1 – q) + BFDes·(q) [Gleichung
1c] berechnet werden. Bei Gleichung 1c kann q ein reeller numerischer
Wert sein, der zwischen null und eins schwankt (d. h. 0.0 ≤ q ≤ 1.0). Der Wert
von q kann ein vorbestimmter Wert sein oder kann nach Wunsch variiert
werden, um den Wert der Ausdrücke
in Gleichung 1c zu skalieren. Ein Skalieren der Ausdrücke gemäß Gleichung
1c kann gewünscht
sein, um eine massenkompensierte Bremsunterstützung dort graduell einzuführen, wo
sich die gelernte Fahrzeugmasse MVeh wesentlich
erhöht
hat und/oder eine massenkompensierte Bremsunterstützung zuvor
noch nicht bereitgestellt wurde. Wenn beispielsweise q in Gleichung
1c von eins auf null variiert wird, variiert der Betrag an massenkompensierter
Bremsunterstützung
von null auf einen Betrag, der proportional zu MVeh ist.
Das Massenkompensationsmodul 112 kann auch die Gleichungen
1c und 2 selektiv verwenden, um BFComp zu
ermitteln.
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Das
Modulationsmodul 114 erzeugt ein Modulationssignal (ABSCntrl), das an das ABS-Modul 40 ausgegeben
wird, um den Bremsenanwendungsdruck zu erzeugen, der an die Bremsanordnungen 36 geliefert
wird. Ins besondere erzeugt das Modulationsmodul 114 ABSCntrl, um den an die Bremsanordnungen 36 gelieferten
Bremsenanwendungsdruck zu modulieren und dadurch einen Radschlupf
zu regeln. Das Modulationsmodul 114 kann ABSCntrl mit
bekannten Verfahren erzeugen, die zur Bremsenantiblockiersteuerung
verwendet werden. Das Modulationsmodul 114 kann ABSCntrl auch mit bekannten Verfahren erzeugen,
die zur Fahrzeugstabilitätssteuerung verwendet
werden. Es ist festzustellen, dass das ABSCntrl-Signal in Abwesenheit
von Umständen,
welche eine Bremsdruckmodulation zum Regeln eines Radschlupfs erfordern,
das ABS-Modul 40 so regeln wird, dass ein Bremsenanwendungsdruck
bereitgestellt wird, der gleich dem kompensierten Bremsdruck BFComp ist.
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Auf
die vorstehende Weise können
das PCM 16 und das Bremssteuerungsmodul 18 zusammenarbeiten,
um die Bremsanordnungen 36 auf der Grundlage der gelernten
Fahrzeugmasse MVeh zu regeln und dadurch
eine massenkompensierte Bremsunterstützung bereitzustellen. Insbesondere
können
das PCM 16 und das Bremssteuerungsmodul 48 zusammenarbeiten,
um das von dem Bremssystem 14 erzeugte Bremsmoment im Verhältnis zu
MVeh selektiv einzustellen.
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Mit
spezieller Bezugnahme auf 3 sind beispielhafte
Steuerungsschritte zum Bereitstellen einer massenkompensierten Bremsunterstützung gezeigt
und werden nun beschrieben. Das Steuerungsverfahren 200 kann
mit dem Fahrzeugsystem 10 implementiert sein und insbesondere
mit dem PCM 16 und dem Bremssteuerungsmodul 18,
die vorstehend hier beschrieben sind. Folglich wird das Steuerungsverfahren 200 der
Kürze halber
mit Bezug auf diese vorstehend hier beschriebenen Elemente des Fahrzeugsystems 10 beschrieben.
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Während eines
Betriebs des Fahrzeugsystems 10 kann das Steuerungsverfahren 200 periodisch
ablaufen. Die Steuerung beginnt bei Schritt 202, bei dem
die Steuerung Steuerungsparameter initialisiert, die von dem Verfahren 200 verwendet
werden. Die Steuerungsparameter umfassen MMin,
MVeh, BFDes und
BFComp und können nach Wunsch weitere Steuerungsparameter
umfassen. Die Steuerung initialisiert die Steuerungsparameter im
Allgemeinen, um einen anfänglichen
Standardmodus des Bremsenbetriebs sicherzustellen. Der Standardmodus
des Bremsenbetriebs kann eine massenkompensierte Bremsunterstützung verhindern.
Folglich kann die Steuerung bei Schritt 202 MMin,
BFDes und BFComp auf Standardwerte
setzen, die im Speicher gespeichert sind. Zusätzlich kann die Steuerung MVeh gleich MMin setzen.
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Die
Steuerung fährt
mit Schritt 204 fort, bei dem die Steuerung einen aktuellen
Wert für
die gelernte Fahrzeugmasse (MVeh,i) zur
Verwendung in der aktuellen Steuerungsschleife ermittelt. Wie hier
vorstehend erörtert
wurde, kann die Steuerung MVeh,i unter Verwendung
beliebiger bekannter Verfahren ermitteln. Außerdem kann der in Schritt 204 der
aktuellen Steuerungsschleife ermittelte Wert von MVeh,i von dem
Wert von MVeh,i abweichen, der in einer
vorherigen Steuerungsschleife (z. B., MVeh,i-1)
auf der Grundlage rekursiver Berechnungen von MVeh,i ermittelt wurde.
Auf diese Weise kann der aktuelle Wert von MVeh,i einen
gelernten Wert darstellen, der auf rekursiven Berechnungen beruht,
die von dem Steuerungsverfahren 200 durchgeführt wurden.
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Die
Steuerung fährt
mit Schritt 206 fort, bei dem die Steuerung ermittelt,
ob der Fahrer gegenwärtig
ein Bremsen anfordert. Wenn eine aktuelle Bremsanforderung vorliegt,
dann geht die Steuerung zu Schritt 208 weiter, andernfalls
springt die Steuerung zurück
und fährt
mit Schritt 204 fort.
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Bei
Schritt 208 ermittelt die Steuerung einen aktuellen Wert
für die
vom Fahrer beabsichtigte Bremskraft BFDes,i.
Der aktuelle Wert von BFDes,i kann von vorherigen
Werten von BFDes (z. B. BFDes,i-1 bei
einer vorherigen Steuerungsschleife) aufgrund von Differenzen bei
der Fahrereingabe an das Bremspedal 52 zwischen Steuerungsschleifen
variieren.
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Bei
Schritt 210 ermittelt die Steuerung, ob Eintrittsbedingungen
erfüllt
sind. Allgemein werden die Eintrittsbedingungen erfüllt sein,
wenn keine Diagnosefehler bei den Sensoren und bei anderen Signalen,
die bei der Ermittlung von MVeh,i bei Schritt 204 und
BFDes,i bei Schritt 208 verwendet
wurden, detektiert wurden. Mit anderen Worten werden die Eintrittsbedingungen
allgemein erfüllt
sein, wenn keine Fehler in dem Fahrzeugsystem 10 vorliegen,
welche die Integrität
der Werte von MVeh,i und BFDes,i beeinträchtigen
können,
welche in der aktuellen Steuerungsschleife ermittelt wurden. Wenn
die Eintrittsbedingungen erfüllt
sind, dann geht die Steuerung zu Schritt 212 weiter, andernfalls
fährt die
Steuerung mit Schritt 214 fort.
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Bei
Schritt 212 ermittelt die Steuerung einen aktuellen Wert
für das
kompensierte Bremsmoment (BFComp,i) auf
der Grundlage von BFDes,i, MVeh,i und MMin. Die Steuerung kann eine der Gleichungen
1a und 2 wie vorstehend beschrieben verwenden, um BFComp,i zu
ermitteln. Alternativ kann die Steuerung die Gleichungen 1b und
2 wie vorstehend beschrieben verwenden, wenn es gewünscht ist,
BFComp,i einzustellen, um andere Verzögerungskräfte zu kompensieren,
die von dem Fahrzeugsystem 10 erzeugt werden. Als eine
weitere Alternative kann die Steuerung die Gleichungen 1c und 2
wie vorstehend beschrieben verwenden, wenn es gewünscht ist,
eine massenkompensierte Bremsunterstützung allmählich einzuführen. Von
Schritt 212 springt die Steuerung wie gezeigt zurück und fährt mit
Schritt 204 fort, um eine weitere Steuerungsschleife des
Verfahrens 200 zu beginnen.
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Bei
Schritt 214 ermittelt die Steuerung, ob in der vorherigen
Steuerungsschleife eine massenkompensierte Bremsunterstützung bereitgestellt
wurde. Entsprechend ermittelt die Steuerung bei Schritt 214, ob
der Wert von BFComp,i-1 in der vorherigen
Steuerungsschleife gleich dem Wert von BFDes,i-1 war.
Wenn BFComp,i-1 nicht gleich BFDes,i-1 ist,
geht die Steuerung zu Schritt 216 weiter, andernfalls geht
die Steuerung zu Schritt 218 weiter.
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Bei
Schritt 216 ermittelt die Steuerung einen aktuellen Wert
der kompensierten Bremskraft (BFComp,i)
unter Verwendung der folgenden Formel: BFComp,i =
BFComp,i-1·(c) + BFDes,i·(1 – c) [Gleichung
3], wobei c ein reeller numerischer Wert ist, der zwischen null
und eins schwankt (d. h. 0,0 ≤ q ≤ 1,0). Die
Steuerung verwendet Gleichung 3, um eine abrupte Veränderung
bei dem aktuellen Wert der massenkompensierten Bremskraft BFComp,i zu vermeiden, die andernfalls resultieren
kann, wenn die Eintrittsbedingungen in Schritt 210 nicht
erfüllt
wurden und eine massenkompensierte Bremsunterstützung in der vorhergehenden
Steuerungsschleife bereitgestellt wurde.
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Bei
Schritt 216 kann die Steuerung den Wert von c in der aktuellen
Steuerungsschleife auf der Grundlage des Werts von c in der vorherigen
Schleife ermitteln. Die Steuerung kann den Wert von c auf diese
Weise ermitteln, um den Wert von c von eins auf null über aufeinanderfolgende
Steuerungsschleifen in Schritt 216 zu variieren. Auf die
vorstehende Weise kann die Steuerung den Betrag an massenkompensierter
Bremsunterstützung
von BFComp,i-1 allmählich auf den aktuellen Wert
der vom Fahrer beabsichtigten Bremskraft BFDes,i verringern.
Von Schritt 216 springt die Steuerung wie gezeigt zurück und fährt in Schritt 204 fort,
um eine weitere Steuerungsschleife des Verfahrens 200 zu
beginnen.
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Bei
Schritt 218 setzt die Steuerung einen aktuellen Wert der
kompensierten Bremskraft (BFComp,i) gleich
dem aktuellen Wert der vom Fahrer beabsichtigten Bremskraft BFDes,i. Die Steuerung setzt BFComp,i gleich
BFDes,i, um in Schritt 218 eine
massenkompensierte Bremsunterstützung
zu verhindern, wenn die Eintrittsbedingungen in Schritt 210 nicht
erfüllt
wurden und zuvor keine Bremsunterstützung während der vorherigen Steuerungsschleife
bereitgestellt wurde, wie in Schritt 214 ermittelt wurde.
Es ist festzustellen, dass die Steuerung in Schritt 218 die
Gleichung 1c verwenden kann, um BFDes,i zu
ermitteln, indem q in Gleichung 1c gleich eins gesetzt wird. Von Schritt 218 springt
die Steuerung wie gezeigt zurück und
fährt in
Schritt 204 fort, um eine weitere Steuerungsschleife des
Verfahrens 200 zu beginnen.
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Aus
dem Vorstehenden ist festzustellen, dass das Steuerungsverfahren 200 eine
Bremsunterstützung
auf der Grundlage der gelernten Fahrzeugmasse MVeh bereitstellen
kann. Insbesondere kann das Steuerungsverfahren 200 das
von dem Bremssystem 14 erzeugte Bremsmoment im Verhältnis zu MVeh selektiv einstellen. Es ist auch festzustellen, dass
das Steuerungsverfahren 200 eine Bremsunterstützung während eines
Bremsereignisses aufrechterhalten kann, wenn der aktuelle Wert von
MVeh während
des Bremsereignisses unzuverlässig
wird.
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Fachleute
können
nun aus der vorstehenden Beschreibung entnehmen, dass die breiten
Lehren der Offenbarung in einer Vielzahl von Formen implementiert
werden können.
Obwohl ein brake-by-wire-Bremssystem 14 in den Figuren
gezeigt und hier beschrieben ist, ist es beispielsweise festzustellen, dass
die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung bei her kömmlichen
mechanischen Bremssystemen implementiert werden können. Während die
hier erörterten
Beispiele eine gelernte Fahrzeugmasse verwenden, kann zudem eine
von dem Fahrer des Fahrzeugs durch eine Fahrerschnittstelleneinrichtung
eingegebene geschätzte
Fahrzeugmasse verwendet werden, um den Betrag an massenkompensierter Bremsunterstützung zu
ermitteln. Obwohl diese Offenbarung spezielle Beispiele umfasst,
soll daher der wahre Umfang der Offenbarung nicht darauf begrenzt
sein, da sich dem Fachmann beim Studium der Zeichnungen, der Beschreibung
und der folgenden Ansprüche
weitere Modifikationen offenbaren werden.