DE102014220686A1 - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems in einem Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann, wobei das Zugfahrzeug eine erste Betriebsbremseinrichtung und der Anhänger eine zweite über das Zugfahrzeug ansteuerbare Betriebsbremseinrichtung umfasst.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems in einem Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann, wobei das Zugfahrzeug eine erste Betriebsbremseinrichtung und der Anhänger zumindest eine Fahrachse umfasst, über die durch Ansteuerung über das Zugfahrzeug ein Bremsmoment auf eine befahrene Bodenoberfläche übertragen werden kann.
- Regelmäßig ist es im alltäglichen Betrieb eines als Zugfahrzeug dienenden Traktors erforderlich den Traktor entsprechend seinem Einsatzzweck mit Gewichten zu Ballastieren oder ihn beispielsweise mit einem Frontlader zu versehen. Ist ein Frontlader angebaut, kann dieser einerseits mit Frontgeräten verschiedener Größe bestückt sein, andererseits kann ein Frontgerät auch demontiert sein. Jedenfalls führt diese Flexibilität in der Konfiguration eines Traktors dazu, dass die Masse des Traktors in fahrfertigem Zustand erheblich schwanken kann. Demgegenüber ist die Betriebsbremseinrichtung des Traktors nicht lastadaptiv ausgelegt, das heißt es erfolgt keine Anpassung der aufgebrachten Bremsleistung der Betriebsbremseinrichtung bei gegebener Betätigungskraft, welche durch die Bedienperson des Traktors aufzubringen ist. Dies führt dazu, dass die erzielbare Bremsverzögerung des Traktors bei Betätigung der Betriebsbremseinrichtung von der Masse des Traktors in fahrfertigem Zustand abhängig ist, so dass die erzielbare Bremsverzögerung bei voll ballastiertem Traktor spürbar geringer ist als bei unballastiertem Traktor.
- Wird ein Traktor nun als Zugfahrzeug in einem Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann eingesetzt, gilt für den Traktor das zuvor gesagte gleichermaßen. Allerdings kommt bei dem Betrieb des Gespanns hinzu, dass der Anhänger über eine zweite Betriebsbremseinrichtung verfügt, die regelmäßig pneumatisch ausgeführt ist, deren Aktuierung jedenfalls über das Zugfahrzeug, das heißt den Traktor, erfolgt. Diese Aktuierung ist unmittelbar abhängig von der Betätigung durch die Bedienperson der ersten Betriebsbremseinrichtung des Traktors. Insbesondere ist die Aktuierung der zweiten Betriebsbremseinrichtung des Anhängers abhängig von dem erzeugten Bremsdruck bei einer bestimmten Betätigungsstellung beispielsweise eines Bremspedals der ersten Betriebsbremseinrichtung des Traktors. Wenn nun also in dem Gespann der Traktor unballastiert aber der Anhänger beladen ist, ist bei einer gegebenen Betätigungsstellung der ersten Betriebsbremseinrichtung des Traktors die erzielte Bremsverzögerung des Traktors höher als die erzielte Bremsverzögerung des Anhängers, erzeugt durch dessen zweite Betriebsbremseinrichtung. In diesem Fall kommt es zu einem Aufschieben des Anhängers auf den Traktor, da der Traktor und der Anhänger über die Anhängerkupplung miteinander verbunden sind. Ein derartiger Fahrzustand kann der Fahrstabilität des Gespanns abträglich sein. Aber auch die umgekehrte Fall, nämlich dass in dem Gespann der Traktor ballastiert aber der Anhänger unbeladen ist, ist zumindest aus Komfortgründen nicht wünschenswert, wobei auch hier die Fahrstabilität eingeschränkt sein kann.
- Ausgehend hiervon besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin ein Verfahren bereitzustellen, das in den oben beschriebenen Fahrsituationen eine erhöhte Fahrstabilität ermöglicht.
- Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems in einem Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann, wobei das Zugfahrzeug eine erste Betriebsbremseinrichtung und der Anhänger zumindest eine Fahrachse umfasst, über die durch Ansteuerung über das Zugfahrzeug ein Bremsmoment auf eine befahrene Bodenoberfläche übertragen werden kann, wobei ein Sollwert asoll einer eine Bremsverzögerung charakterisierende Verzögerungsgröße des Zugfahrzeugs ohne Anhänger bei Betätigung der ersten Betriebsbremseinrichtung als Vorgabegröße erfasst und hinterlegt wird und ein Istwert aist der Verzögerungsgröße des Zugfahrzeugs mit Anhänger bei Betätigung der ersten Betriebsbremseinrichtung und Ansteuerung der Fahrachse erfasst wird und durch Anpassen der Betätigung der Fahrachse dem Sollwert asoll angeglichen wird.
- Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Regelung der Bremsverzögerung des Anhängers in Abhängigkeit der Bremsverzögerung des Zugfahrzeug-Anhänger-Gespanns bereitgestellt. Durch die bereitgestellte Regelung wird das gleiche Verzögerungsverhalten bei einer Bremsung des Traktors ohne Anhänger und des Traktors mit Anhänger erreicht. Somit lassen sich sowohl Schwankungen in der Masse des Traktors in fahrfertigem Zustand als auch unterschiedliche Bremsverhalten verschiedener Anhänger ausgleichen, so dass das Gespann immer mit der Bremsverzögerung bremst, mit der auch der Traktor ohne Anhänger bremst.
- Bevorzugt wird in Abhängigkeit des Sollwertes asoll der Verzögerungsgröße eine ein Bremsmoment repräsentierende Ansteuergröße MAnh, pAnh der Fahrachse anhand einer hinterlegten ersten Kennlinie ermittelt und angesteuert. Hierdurch ist gewährleistet, dass für verschiedene Anhänger eine jeweilige Kennlinie hinterlegt beziehungsweise für eine Ansteuerung der Fahrachse des Anhängers herangezogen werden kann.
- Bevorzugt wird die Fahrachse mit einer korrigierten Ansteuergröße Mkorr, pkorr angesteuert, wobei ein Proportional-Integral-Regler die korrigierte Ansteuergröße Mkorr, pkorr aus einem Beschleunigungsdifferenzwert adelta zwischen dem Istwert aist und dem Sollwert asoll der Verzögerungsgröße berechnet. Indem die korrigierte Ansteuergröße Mkorr, pkorr unmittelbar von dem Beschleunigungsdifferenzwert adelta abhängt, erfolgt eine Ansteuerung der Fahrachse in direkter Abhängigkeit zu dem Fahrzustand des Gespanns beziehungsweise einer Änderung des Fahrzustandes.
- Bevorzugt wird die erste Kennlinie in Richtung einer höheren oder niedrigeren Bremsdrucks pAnh der zweiten Betriebsbremseinrichtung angepasst, wenn eine korrigierte Ansteuergröße Mkorr, pkorr von der in der ersten Kennlinie hinterlegten Ansteuergröße MAnh, pAnh abweicht. Hierdurch kann eine für die Bedienperson relevante Komfortfunktion bereitgestellt werden, indem nämlich bezogen auf das Bremsverhalten eine Adaptivität besteht.
- Bevorzugt ist der Sollwert asoll der Verzögerungsgröße in Abhängigkeit des Bremsdrucks pTr und einer Betätigungsstellung der ersten Betriebsbremseinrichtung in einer zweiten Kennlinie hinterlegt. Hierdurch ist es möglich ausgehend von der zweiten Kennlinie und bei Kenntnis einer aktuell gemessenen Verzögerungsgröße eine Masseerkennung des Traktors alleine durchzuführen.
- Bevorzugt wird die zweite Kennlinie in Richtung eines höheren oder niedrigeren Sollwerts asoll der Verzögerungsgröße angepasst, wenn ein sensorisch erfasster Wert asens der Verzögerungsgröße des Zugfahrzeugs ohne Anhänger von dem in der zweiten Kennlinie hinterlegten Sollwerts asoll der Verzögerungsgröße abweicht. Hierdurch wird nach erfolgter Masseerkennung die aktuell gültige Verzögerungsgröße hinterlegt.
- Bevorzugt werden die Werte asoll, aist, asens der Verzögerungsgröße über einen Beschleunigungssensor erfasst werden. Die Erfassung über einen Beschleunigungssensor ist einfach darzustellen und liefert hinreichend genaue Werte.
- Bevorzugt umfasst die Fahrachse des Anhängers eine über das Zugfahrzeug ansteuerbare zweite Betriebsbremseinrichtung, um ein Bremsmoment auf eine Bodenoberfläche zu übertragen. Hierdurch kann die Fahrfunktion getrennt von der Bremsfunktion dargestellt werden.
- Bevorzugt ist die zweite Betriebsbremseinrichtung pneumatisch oder hydraulisch betätigt. Derartige Betriebsbremssysteme sind einfach verfügbar und leicht zu adaptieren.
- In einer alternativen Ausgestaltung handelt es sich bei der Fahrachse des Anhängers bevorzugt um eine elektrisch angetriebene oder eine hydraulisch angetriebene Triebachse. Hierdurch kann in einfacher Weise ein Bremsmoment auf die Fahrachse aufgebracht werden, indem ein entgegensetzt gerichtetes Antriebsmoment über den elektrischen Antrieb oder den hydraulischen Antrieb aufgebracht wird.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Hierin zeigen
-
1 ein Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann und -
2 ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Ansteuerung eines Bremssystems. - Die
1 zeigt ein Zugfahrzeug10 in Gestalt eines Traktors, der über eine kuppelbare Zugdeichsel52 mit einem Anhänger50 verbunden ist. Das Zugfahrzeug10 umfasst einen Fahrantriebsstrang12 bestehend aus einer Verbrennungskraftmaschine14 , einer Getriebevorrichtung16 und einer Antriebsachse18 mit Antriebsrädern20 . Ferner weist das Zugfahrzeug10 eine erste Betriebsbremseinrichtung30 auf, die ein in einer Kabine22 im Zugriffsbereich einer sich dort aufhaltenden Bedienperson angeordnetes Betätigungselement32 in Form eines Bremspedals und eine Bremseinheit34 zum Aufbringen eines Bremsmoment auf die Antriebsachse18 umfasst, die bei Betätigung das Bremsmoment auf die momentan befahrene Bodenoberfläche überträgt. Die Bremseinheit34 kann beispielsweise als nasslaufende Lamellenbremse ausgeführt sein. Eine Betätigung der ersten Betriebsbremseinrichtung30 kann in herkömmlicher Weise erfolgen, nämlich indem die Bedienperson das Bremspedal32 betätigt und von einer Hydraulikpumpe des Traktors10 bereitgestelltes Drucköl mit einem Bremsdruck der Bremseinheit34 zur Verfügung steht. Die bei Betätigung der ersten Betriebsbremseinrichtung30 eingenommene Stellung des Bremspedals32 kann mit einem Positionssensor36 , der erzeugte Bremsdruck kann mit einem Drucksensor38 und die erzeugte Bremsverzögerung des Traktors kann mit einem Beschleunigungssensor40 erfasst werden. Ferner ist eine elektronische Kontrolleinheit42 vorgesehen, die mit der Verbrennungskraftmaschine14 , der Getriebevorrichtung16 , der ersten Betriebsbremseinrichtung30 und den Sensoren36 ,38 ,40 in einer Datenaustausch- und Steuerungsverbindung steht. - Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand eines Anhängers mit einer Fahrachse beschrieben, die ein zweites Betriebsbremssystem umfasst. Gleichermaßen kann das erfindungsgemäße Verfahren an einer elektrisch angetriebenen oder hydraulisch angetriebenen Triebachse durchgeführt werden. Auf eine Beschreibung der erfindungsgemäßen Durchführung an einer solchen Triebachse wird verzichtet.
- Der Anhänger
50 umfasst zumindest eine Fahrachse54 und kann wie vorliegend beispielhaft beschrieben als Ladewagen ausgeführt sein. Hierbei kann der Ladewagen in einer ersten Ausführungsform mit einer zweiten Betriebsbremseinrichtung56 ausgestattet sein. Die zweite Betriebsbremseinrichtung56 kann als pneumatisch betätigbare Anlage ausgeführt sein. Die zweite Betriebsbremseinrichtung56 ist überwiegend im Bereich der Fahrachse54 angeordnet und kann in bekannter Weise aufgebaut sein. Insbesondere können Bremszylinder vorgesehen sein, in denen pneumatisch ein Bremsdruck erzeugt werden kann, so dass in den Bremszylindern einsitzende Bremskolben Reibbeläge gegen eine Reibfläche in einer Bremstrommel oder auf einer Bremsscheibe beaufschlagen. In der Folge überträgt die Fahrachse54 ein Bremsmoment auf die momentan befahrene Bodenoberfläche, so dass eine Verzögerung auf den Anhänger50 wirkt. - Zur Ansteuerung der Betriebsbremseinrichtung
56 des Anhängers50 ist ein über die elektronische Kontrolleinheit42 elektrisch ansteuerbares Anhängerbremsventil44 auf dem Traktor10 vorgesehen. Durch das elektrisch ansteuerbare Anhängerbremsventil44 ist die Möglichkeit gegeben, die Betriebsbremseinrichtung56 des Anhängers50 unabhängig von einer Betriebsbremseinrichtung des Traktors10 anzusteuern und den Bremsdruck in der Betriebsbremseinrichtung56 des Anhängers50 dynamisch anzupassen. - Das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems in einem Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann ist in seinem Ablauf in der
2 gezeigt. In dem oberen Bereich der2 ist oberhalb der gestrichelten Linie der Verfahrensschritt100 dargestellt, der lediglich für den Traktor alleine ohne Anhänger durchgeführt wird. Der Verfahrensschritt100 erhält von den Sensoren36 ,38 ,40 verschiedene Eingangswerte und zwar von dem Positionssensor36 den vorliegenden Pedalweg xPed des betätigten Bremspedals32 , von dem Drucksensor38 den vorliegenden Bremsdruck pTr im ersten Betriebsbremssystem34 des Traktors10 und von dem Beschleunigungssensor40 die Bremsverzögerung asens des Traktors10 bei einer Bremsung. Aus den Eingangsdaten xPed, pTr, asens bildet der Verfahrensschritt100 den funktionalen Zusammenhang asoll = f(xPed, pTr) und hinterlegt diesen in einer Kennlinie, die im Kontext dieser Anmeldung als zweite Kennlinie bezeichnet wird. Solange der Traktor10 nicht mit einem Anhänger50 gekoppelt ist, wird der Verfahrensschritt100 zyklisch durchgeführt. - Sobald der Traktor
10 mit einem Anhänger10 gekoppelt ist, wird die in der zweiten Kennlinie hinterlegte Bremsverzögerung asoll und die mit dem Beschleunigungssensor40 kontinuierlich gemessene Bremsverzögerung asens an die Verfahrensschritte110 und120 und die kontinuierlich gemessene Bremsverzögerung asens lediglich an den Verfahrensschritt120 übergeben. Der Verfahrensschritt110 bestimmt anhand einer hinterlegten ersten Kennlinie pAnh = f(asoll) aus der Bremsverzögerung asoll einen anzusteuernden Bremsdruck pAnh, mit dem die zweite Betriebsbremseinrichtung56 des Anhängers über das Anhängerbremsventil44 angesteuert wird. Der Verfahrensschritt120 bildet aus der Bremsverzögerung asoll und der kontinuierlich gemessenen Bremsverzögerung asens einen Beschleunigungsdifferenzwert adelta und führt diesen Wert in Verfahrensschritt130 einem Proportional-Integral-Regler zu. Der Proportional-Integral-Regler berechnet in Verfahrensschritt130 einen Bremsdruckdifferenzwert pdelta. - Der Verfahrensschritt
140 summiert den in Verfahrensschritt110 bestimmten Bremsdruck pAnh und den in dem Verfahrensschritt130 von dem Proportional-Integral-Regler berechneten Bremsdruckdifferenzwert pdelta zu einem korrigierten Bremsdruck pkorr auf. Dieser Bremsdruck pkorr wird in dem Verfahrensschritt150 einer Grenz- und Plausibilitätsbewertung unterzogen, ob einzuhaltende Grenzen des Bremsdrucks über- oder unterschritten werden. Ist diese Bewertung mit dem Ergebnis erfolgt, dass der korrigierte Bremsdruck pkorr die gesetzten Grenzen einhält und einen plausiblen Werte angenommen hat, wird die zweite Betriebsbremseinrichtung56 über das Anhängerbremsventil44 mit dem der Bremsdruck pkorr angesteuert. Gleichzeitig wird der korrigierte Bremsdruck pkorr auf den Verfahrensschritt110 rückgeführt, so dass einerseits die zweite Betriebsbremseinrichtung56 nicht weiterhin mit den Bremsdruck pAnh angesteuert wird und andererseits der korrigierte Bremsdruck pkorr als Eingangswert für eine Verschiebung des Bremsdruck pAnh in der ersten Kennlinie pAnh = f(asoll) hinterlegt wird. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Zugfahrzeug
- 12
- Fahrantriebsstrang
- 14
- Verbrennungskraftmaschine
- 16
- Getriebevorrichtung
- 18
- Antriebsachse
- 20
- Antriebsrad
- 22
- Kabine
- 30
- Betriebsbremseinrichtung
- 32
- Betätigungselement
- 34
- Bremseinheit
- 36
- Positionssensor
- 38
- Drucksensor
- 40
- Beschleunigungssensor
- 42
- Elektronische Kontrolleinheit
- 44
- Anhängerbremsventil
- 50
- Anhänger
- 52
- Zugdeichsel
- 54
- Fahrachse
- 56
- Betriebsbremseinrichtung
Claims (10)
- Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems in einem Zugfahrzeug-Anhänger-Gespann, wobei das Zugfahrzeug (
10 ) eine Betriebsbremseinrichtung (30 ) und der Anhänger (50 ) zumindest eine Fahrachse (54 ) umfasst, über die durch Ansteuerung über das Zugfahrzeug ein Bremsmoment auf eine befahrene Bodenoberfläche übertragen werden kann, wobei ein Sollwert (asoll) einer eine Bremsverzögerung charakterisierende Verzögerungsgröße des Zugfahrzeugs (10 ) ohne Anhänger (50 ) bei Betätigung der ersten Betriebsbremseinrichtung (30 ) als Vorgabegröße erfasst und hinterlegt wird und ein Istwert (aist) der Verzögerungsgröße des Zugfahrzeugs (10 ) mit Anhänger (50 ) bei Betätigung der ersten Betriebsbremseinrichtung (30 ) und Ansteuerung der Fahrachse (54 ) erfasst wird und durch Anpassen der Betätigung der Fahrachse (54 ) dem Sollwert (asoll) angeglichen wird. - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit des Sollwertes (asoll) der Verzögerungsgröße eine ein Bremsmoment repräsentierende Ansteuergröße (MAnh, pAnh) der Fahrachse (
54 ) anhand einer hinterlegten ersten Kennlinie ermittelt und angesteuert wird. - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrachse (
54 ) mit einer korrigierten Ansteuergröße (Mkorr, pkorr) angesteuert wird, wobei ein Proportional-Integral-Regler die korrigierte Ansteuergröße (Mkorr, pkorr) aus einem Beschleunigungsdifferenzwert (adelta) zwischen dem Istwert (aist) und dem Sollwert (asoll) der Verzögerungsgröße berechnet. - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Kennlinie in Richtung einer höheren oder niedrigeren Ansteuergröße (MAnh, pAnh) der Fahrachse (
54 ) angepasst wird, wenn eine korrigierte Ansteuergröße (Mkorr, pkorr) von der in der ersten Kennlinie hinterlegten Ansteuergröße (MAnh, pAnh) abweicht. - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert (asoll) der Verzögerungsgröße in Abhängigkeit des Bremsdrucks (pTr) und einer Betätigungsstellung der ersten Betriebsbremseinrichtung (
30 ) in einer zweiten Kennlinie hinterlegt ist. - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kennlinie in Richtung eines höheren oder niedrigeren Sollwerts (asoll) der Verzögerungsgröße angepasst wird, wenn ein sensorisch erfasster Wert (asens) der Verzögerungsgröße des Zugfahrzeugs (
10 ) ohne Anhänger (50 ) von dem in der zweiten Kennlinie hinterlegten Sollwerts (asoll) der Verzögerungsgröße abweicht. - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Werte (asoll, aist, asens) der Verzögerungsgröße über einen Beschleunigungssensor (
40 ) erfasst werden. - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrachse (
54 ) des Anhängers (50 ) eine über das Zugfahrzeug (10 ) ansteuerbare zweite Betriebsbremseinrichtung (56 ) umfasst, um ein Bremsmoment auf eine befahrene Bodenoberfläche zu übertragen. - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Betriebsbremseinrichtung (
56 ) pneumatisch oder hydraulisch betätigt ist. - Verfahren zur Ansteuerung eines Bremssystems nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Fahrachse (
44 ) des Anhängers (40 ) um eine elektrisch angetriebene oder eine hydraulisch angetriebene Triebachse handelt.
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