WO2007068571A1 - Verfahren und vorrichtung zur ermittlung eines maximalen reibwertes an einem rad eines stehenden fahrzeugs - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ermittlung eines maximalen reibwertes an einem rad eines stehenden fahrzeugs Download PDF

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WO2007068571A1
WO2007068571A1 PCT/EP2006/068917 EP2006068917W WO2007068571A1 WO 2007068571 A1 WO2007068571 A1 WO 2007068571A1 EP 2006068917 W EP2006068917 W EP 2006068917W WO 2007068571 A1 WO2007068571 A1 WO 2007068571A1
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WO
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vehicle
friction
braked
coefficient
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PCT/EP2006/068917
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Damiano Molfetta
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/17—Using electrical or electronic regulation means to control braking
    • B60T8/172—Determining control parameters used in the regulation, e.g. by calculations involving measured or detected parameters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T7/00—Brake-action initiating means
    • B60T7/12—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger
    • B60T7/122—Brake-action initiating means for automatic initiation; for initiation not subject to will of driver or passenger for locking of reverse movement
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2201/00—Particular use of vehicle brake systems; Special systems using also the brakes; Special software modules within the brake system controller
    • B60T2201/06—Hill holder; Start aid systems on inclined road
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2210/00—Detection or estimation of road or environment conditions; Detection or estimation of road shapes
    • B60T2210/10—Detection or estimation of road conditions
    • B60T2210/12—Friction

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining a maximum coefficient of friction on at least one wheel to be braked a stationary vehicle according to the preamble of independent claims 1 and 7.
  • a wheel to be braked can not be braked as individually as it would be useful due to its actual coefficient of friction.
  • the holding force of the wheel can be optimized by adding a corresponding adhesive reserve. This is interesting for example in vehicles that are located on parking spaces, the slope may change, for. B. in a duplex garage, on a ferry in heavy waves, etc.
  • measuring systems or methods are known with which the static or rolling friction of a wheel is determined when the vehicle is moving on its lane. This happens, for example, by detecting the braking torque and the slip when the wheels or the vehicle is in motion. In a stationary vehicle, however, the known method for determining a coefficient of friction is not applicable.
  • the invention is based on the object to determine a maximum coefficient of friction for a wheel to be braked a vehicle, the vehicle is on a slope or downhill and should not roll away. This object is achieved with the characterizing features of the independent claims 1 and 7.
  • Braking forces must be transmitted to the individual wheels. This applies in particular to a vehicle that is parked on a steeper slope or downhill slope and thereby has to be braked safely so that an undesired rolling away is prevented with certainty.
  • the braking force can be distributed individually to the individual wheels according to the friction coefficient actually occurring. Therefore, according to the invention, the wheel is only braked to a maximum extent, as permitted by the determined coefficient of friction. A wheel that has a low coefficient of friction and thus can absorb only low holding forces, therefore need only be slowed down less.
  • the program-controlled computing unit determines a minimum braking force with the aid of the algorithm and the determined maximum coefficient of friction for the corresponding wheel.
  • Motion sensor used which is already present on the vehicle.
  • a modern vehicle is equipped with a plurality of motion sensors with which the standstill of a wheel or of the vehicle can be determined.
  • a motion sensor for example, a wheel sensor, a
  • Acceleration sensor a rotation rate sensor, a parking sensor or the like.
  • control devices for vehicle dynamics for example an ABS (antilock brake system) or ESP system (electronic stability program) can be used to determine the stoppage of the vehicle.
  • FIG. 1 shows in a simplified representation a block diagram of an inventive device for determining a coefficient of friction on a wheel of the vehicle
  • FIG. 2 shows a diagram with an inclined plane which has a pitch angle ⁇
  • FIG. 3 shows a first flow chart with a test run A
  • FIG. 4 shows a second flowchart with a test run
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a device 10 according to the invention, with which a braking force can be determined taking into account a coefficient of friction between a wheel to be braked of a vehicle and its ground.
  • the device 10 evaluation device
  • the device 10 has a program-controlled computing unit 1, a memory 2 and an interface 3.
  • the control program for the arithmetic unit 1 is stored in the memory 2.
  • the control program contains an algorithm with which the method for determining the braking force is controlled. The algorithm will be explained later essentially with reference to FIGS. 3 and 4.
  • the evaluation device 10 is connected on the input side with one or more motion sensors 6 to 9. This may be, for example, an acceleration sensor 6, a yaw rate sensor 7, a wheel sensor 8, a parking sensor 9 and the like. Furthermore, the evaluation device 10 may be connected to an ABS system and / or an ESP system. On the basis of the signals sent by the motion sensors 6 to 9, the evaluation device 10 first determines a standstill of the vehicle, for example a car, bus or the like, and then activates if appropriate, the determination of the coefficient of friction or the braking force on at least one wheel of the vehicle to be braked.
  • a standstill of the vehicle for example a car, bus or the like
  • Brake system is applied and acts on the brake caliper, is designed to the maximum actuating force of a servomotor, even if this force is not always required in full. This increases the wear on the moving or the braking force receiving components, so that they must be more strongly dimensioned.
  • a maximum coefficient of friction is first individually determined for each wheel to be braked and, for example, a corresponding one
  • Braking force derived for a wheel to be braked, with the wheel brake is actuated.
  • the braking force is determined as a minimum braking force as a function of a maximum possible coefficient of friction, which acts between the wheel and its base and builds up a corresponding frictional force or holding force on the gradient or gradient.
  • the maximum friction value or a maximum holding force is achieved when the brake is released continuously during a test run until the vehicle moves slightly downhill. Blocking a wheel, it means that the coefficient of friction between this wheel and its surface less than at the still rotating wheels. The blocking wheel has then reached its maximum holding force according to its maximum coefficient of friction.
  • the method works automatically and can alternatively be started by the driver of the vehicle, for example by pressing a button.
  • the program for determining the coefficient of friction can be aborted, for example, by actuation of the service brake by the driver or automatically, in particular when a dangerous situation occurs.
  • Braking force can remain very low, this method is essentially applied to gradients or slopes where an accidental rolling of the vehicle for safety reasons must be prevented. Another prerequisite for the application of the method according to the invention is that the vehicle is at a standstill. The determination of the coefficient of friction and in particular the braking force is therefore carried out on a stationary vehicle. In order to be able to use the braking force optimally, furthermore, a distribution of the wheel loads of the vehicle must be known and each wheel must be individually brakable.
  • the determined coefficient of friction can be used not only to determine the braking force but also for other vehicle functions.
  • a maximum vehicle weight or a maximum payload for a certain gradient distance can be calculated.
  • the maximum pitch angle for a travel path can be specified.
  • the embodiment relates to a vehicle with four wheels to be braked with the parking brake. For more or fewer wheels, the algorithm must be adjusted accordingly.
  • the method for determining the braking forces is based on first tightening the service brake or alternatively the parking brake and then releasing it continuously until the vehicle moves. Blocking a wheel, then that is an indication that this wheel is the coefficient of friction is less than on a rolling wheel. It is doing only a minimal taxiway, for example, only a few centimeters are needed.
  • At least one signal from one of the connected motion sensors 6 to 9 is evaluated.
  • the coefficient of friction and / or the braking force for the relevant wheel is calculated.
  • the test run is run at least once for each wheel to determine the coefficients of friction or braking forces on all wheels to be braked.
  • FIG. 2 shows a diagram with an inclined plane, which is modeled on a slope or slope distance.
  • two wheels 11 are shown, which are mounted on two correspondingly arranged axles of the vehicle.
  • the slope of the inclined plane has the pitch angle ⁇ , which acts on the vehicle.
  • the vehicle has the vehicle weight G with the two components Gl or G2, which is distributed to the two axes of the wheels 11 and the two wheels left and right of the two axis and the Normal forces Ni and N 2 generated.
  • the friction or holding force of the four wheels F Bp i, F Bp 2, F B p3, F B p4 is thus required. Due to the physical relationships thus results for the holding force:
  • the pitch angle ⁇ is> 0 and the normal forces N 1 correspond to the normal forces Ni, N 2 , N 3 and N 4 corresponding to the vehicle weight force G.
  • the holding condition (2) can be derived therefrom:
  • a method for calculating the weight distribution J 1 is known for example from DE 19603430 Al.
  • the weight force distribution J 1 can be calculated when the vehicle is in the plane, ie, the pitch angle ⁇ is 0.
  • the weight distribution is determined by means of a yaw rate sensor by evaluating the pitching motion of the motor vehicle.
  • the axle loads and / or the wheel contact forces of the vehicle can be calculated from the sensor signals.
  • a control computer the
  • Axle load distribution in the plane still has to be converted for the vehicle, which according to the invention is located on the inclined ground.
  • the background has the pitch angle ⁇ .
  • the pitch angle ⁇ is measured by a pitch angle sensor 4, with which the device according to the invention is also connected.
  • the program is started with a test run A, as shown in Figure 3.
  • the service brake or alternatively the parking brake fully actuated and then reduced in proportion to the wheel load, the braking force continuously on all wheel brakes.
  • position 22 it is checked whether inequality (3) is fulfilled for all wheels. If this is the case, then it is determined that the vehicle is not moving with "yes" in position 23.
  • position 24 it is checked whether the minimum braking force with which the vehicle is just to be kept on the slope has been reached. If this is not the case, then the program jumps back to position 21 with "no".
  • "yes" is started at position 28 with the test run B2, as will be explained in more detail later in accordance with FIG.
  • the query in position 22 has been decided as "no", ie the inequality (3) is not fulfilled for all wheels, then according to position 25 it means that the vehicle rolls or the wheel on which the inequality (3) does not roll In this case, the friction value of the locked wheel is calculated in position 26, as will be shown later with equation 6.
  • the maximum holding force of the wheel or a minimum braking force to be applied can be determined 27 is started with the test run B1 Before each test run, the braking force is initialized, ie, the braking force is increased in proportion to the load distribution to all wheels to keep the vehicle safe on the uphill or downhill.
  • test run B (1/2) is first explained in more detail in accordance with FIG.
  • the program starts in position 40.
  • a wheel to be tested is selected during test run B (1/2), where the braking force is increased.
  • the braking force is reduced at the other three wheels.
  • Sum of the braking forces remains constant and corresponds to the minimum braking force of the individual wheels for the slope.
  • the braking force distribution is proportional to the wheel load.
  • Position 41 a test wheel i selected.
  • the braking force is continuously increased on the test wheel i.
  • the braking force is reduced on the remaining three wheels i according to position 43.
  • position 44 the program is over or it starts again in position 40.
  • test run B (1/2) distinguishes two cases Bl and B2. These two cases Bl, B2 are shown in the flow chart of Figure 3 and are explained in more detail below.
  • Equation (10a) and (10b) the test continued analogous to the case B2 in position 31.
  • the test procedure until the end of the program in position 37 is the same as that described above for the case B2, so that a repetition does not appear necessary.
  • test run A begins. While the braking forces are continuously reduced to a minimum and the braking force distribution remains proportional, the validity of inequality 3 on all wheels is checked (position 22). If the vehicle begins to move, which is caused for example by a motion sensor, Speed sensor, vehicle dynamics acceleration sensor or the like is signaled, then it is determined with the help of the speed sensors, which wheel blocked. In the case of the blocked wheel, the inequality (3) is no longer satisfied, that is to say for the coefficient of friction:
  • Friction force or holding force on this wheel from the known variables are calculated.
  • the coefficient of friction ⁇ the conditions of equations (4) and (5) apply:
  • test run A is completed when a blocked wheel was detected and its maximum coefficient of friction or the maximum holding force has been calculated or if in test run A the braking force has been reduced to a minimum, with which the vehicle is just kept on the slope, and the vehicle has not moved (see Fig. 3, position 24). Then continue with the test run B corresponding to the positions 27 and 28 respectively.
  • the two different cases result:
  • Case B2 It did not lock a wheel in Test Run A and Case Bl: It blocked a wheel.
  • the holding condition (2) still retains its validity.
  • the wheel to be tested is indexed with i.
  • the holding condition can thus be reshaped to the following form:
  • test runs A, B can be interrupted automatically and / or manually if a
  • Abbruch signal is generated by a motion sensor, distance sensor or by the driver himself.
  • the termination of the test run can be interrupted upon actuation of the service brake.
  • the test run A, B (1/2) is started automatically and / or manually.
  • the test run must be repeated four times in a vehicle with four wheels, namely for each wheel is a test run.
  • the motion sensor must detect a movement of the vehicle four times. Since only a few centimeters of driving distance are required to detect a movement of the vehicle, it is possible, for example, to monitor from a distance sensor whether the range of motion for the vehicle to a possible obstacle is still free.
  • a signal can be generated from the determined coefficients of friction which gives the driver of the vehicle an appropriate indication.
  • the coefficients of friction are sufficiently high, there is a certain reserve of unbraked mass. This reserve can be used for additional loading of the vehicle.
  • a corresponding information can be output to the driver, which indicates how high his maximum payload can be at a given pitch angle, or what reserves his vehicle still has.

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Abstract

Bei einem Fahrzeug, das mit einer elektrisch steuerbaren Feststellbremse ausgebildet ist, besteht das Problem, dass beim Stillstand oder Parken des Fahrzeugs ein zu bremsendes Rad (11) nicht so individuell abgebremst werden kann, wie es auf Grund seiner tatsächlichen Haftreibung sinnvoll wäre. Beispielsweise ist das Rad (11) auf einer schlüpfrigen Steigungs- oder Gefällstrecke (12) auf Grund seiner geringen Haftreibung blockiert und kann dadurch keinen wesentlichen Betrag zum Halten des Fahrzeugs beitragen. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, bei einem stehenden Fahrzeug für wenigstens ein zu bremsendes Rad (11) einen maximalen Reibwert zwischen dem Rad (11) und dem Untergrund zu bestimmen. Der maximale Reibwert wird dadurch bestimmt, dass die Betriebsbremse oder die Feststellbremse zunächst festgezogen und dann kontinuierlich soweit gelöst wird, bis das zu bremsende Rad (11) beziehungsweise das Fahrzeug sich zu bewegen beginnt.

Description

Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibwertes an einem Rad eines stehenden Fahrzeugs
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibwertes an wenigstens einem zu bremsenden Rad eines stehenden Fahrzeugs nach der Gattung der nebengeordneten Ansprüche 1 und 7. Bei Fahrzeugen, die insbesondere mit einer elektrisch steuerbaren Feststellbremse ausgerüstet sind, besteht das Problem, dass beim Stillstand oder einem abgestellten Fahrzeug ein zu bremsendes Rad nicht so individuell gebremst werden kann, wie es auf Grund seiner tatsächlichen Reibwertes sinnvoll wäre. Beispielsweise blockiert das Rad bei einem schlüpfrigen Untergrund einer Steigungs- oder Gefällstrecke auf Grund seines geringen Reibwertes und kann somit keinen wesentlichen Beitrag zum Halten des Fahrzeugs beitragen. Ein Rad, das nur einen geringen Reibwert aufbringen kann, braucht folglich nicht so stark gebremst zu werden wie ein Rad mit einem hohen
Reibwert. Andererseits kann bei bekannten Reibwerten die Haltekraft des Rades durch Hinzufügen einer entsprechenden Haftreserve optimiert werden. Dieses ist beispielsweise bei Fahrzeugen interessant, die sich auf Abstellplätzen befinden, deren Steigung sich ändern kann, z. B. in einer Duplex- Garage, auf einer Fähre bei starkem Wellengang, usw.
Es ist bereits bekannt, dass moderne Kraftfahrzeuge mit einer komplexen Sensorik ausgebildet sind, mit denen beispielsweise die Fahrdynamik des Kraftfahrzeugs geregelt werden kann. Dabei erfassen entsprechende Sensoren, wie Beschleunigungssensor, Drehratensensor, Radsensor oder Systeme wie ABS, ESP die während der Fahrt auftretenden Bewegungen um die drei Hauptachsen des Fahrzeugs: Längsachse, Querachse und Hochachse. Aus den von den Sensoren gelieferten Daten wird die Fahrdynamik gesteuert oder geregelt, d.h. durch Abbremsen eines oder mehrerer Räder oder Drosselung der Motorleistung soll ein Ausbrechen des Fahrzeugs aus der befahrenen Fahrspur verhindert werden. Dieses bekannte Verfahren kann jedoch nur bei einem sich bewegenden Fahrzeug angewendet werden.
Des Weiteren sind Messsysteme oder Methoden bekannt, mit denen die Haft- bzw. Rollreibung eines Rades bestimmt wird, wenn sich das Fahrzeug auf seiner Fahrbahn bewegt. Dieses geschieht zum Beispiel durch Erkennung des Bremsmomentes und des Schlupfes, wenn die Räder bzw. das Fahrzeug in Bewegung ist. Bei einem stehenden Fahrzeug ist das bekannte Verfahren zur Ermittlung eines Reibwertes jedoch nicht anwendbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen maximalen Reibwert für ein zu bremsendes Rad eines Fahrzeugs zu bestimmen, wobei das Fahrzeug auf einer Steigungs- oder Gefällstrecke steht und dabei nicht wegrollen soll. Diese Aufgabe wird mit den kennzeichnenden Merkmalen der nebengeordneten Ansprüche 1 und 7 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. der Vorrichtung zur Ermittlung eines maximalen Reibwertes an wenigstens einem zu bremsenden Rad eines Fahrzeugs ergibt sich der Vorteil, dass bei Kenntnis des Reibwertes zwischen dem Rad und seinem Untergrund neue Reglerstrategien zur Abbremsung des Fahrzeugs entworfen werden können. Das ist beispielsweise für einen PKW, aber auch für große und schwere Fahrzeuge, wie Omnibusse und LKW von Bedeutung, da gegebenenfalls erhebliche
Bremskräfte auf die einzelnen Räder übertragen werden müssen. Dieses trifft insbesondere auf ein Fahrzeug zu, das auf einer steileren Steigungs- oder Gefällstrecke abgestellt ist und dabei so sicher abgebremst werden muss, dass ein unerwünschtes Wegrollen mit Sicherheit verhindert wird. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass beim Abstellen oder Parken des Fahrzeugs die Bremskraft individuell auf die einzelnen Räder entsprechend des tatsächlich auftretenden Reibwertes verteilt werden kann. Daher wird erfindungsgemäß das Rad maximal nur so stark gebremst, wie es der ermittelte Reibwert zulässt. Ein Rad, das einen geringen Reibwert aufweist und somit nur geringe Haltekräfte aufnehmen kann, braucht folglich nur weniger stark gebremst zu werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 7 angegebenen Verfahrens bzw. der Vorrichtung gegeben. Als besonders vorteilhaft wird angesehen, dass anhand des ermittelten maximalen Reibwertes eine minimale Bremskraft ermittelt wird, mit der das Rad gebremst wird. Das Rad kann somit in den meisten Fällen mit der minimalen Bremskraft blockiert gehalten werden. Dadurch verringert sich der Verschleiß am Bremssystem, so dass eine längere Lebensdauer, insbesondere der mechanisch belasteten Teile des Bremssystems erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, den maximalen Reibwert sukzessiv für wenigstens ein weiteres zu bremsendes Rad, vorzugsweise für die Räder einer Achse zu bestimmen.
Es erscheint weiterhin von Vorteil, die minimale Bremskraft mit einer Haftreserve zu beaufschlagen, um das Fahrzeug insbesondere bei einer sich ändernden Steigungsstrecke, wie es zum Beispiel bei einer Duplex-Garage oder auf einer Fähre bei starkem Wellengang sein kann, gegen ein ungewolltes Voroder Zurückrollen zu sichern, wenn sich die Steigung ändert. Dadurch wird die Sicherung der Standfestigkeit des Fahrzeugs weiter verbessert. Des weiteren ist vorgesehen, dass das Verfahren zur Ermittlung des maximalen Reibwertes manuell, zum Beispiel bei Betätigung der Betriebsbremse, oder automatisch bei Erkennen einer Gefahrensituation abgebrochen werden kann.
Für die erfindungsgemaße Vorrichtung ist vorgesehen, dass die programmgesteuerte Recheneinheit mit Hilfe des Algorithmus und des ermittelten maximalen Reibwertes für das entsprechende Rad eine minimale Bremskraft bestimmt.
Wenn für jedes zu bremsendes Rad ein maximaler Reibwert ermittelt wird, dann können alle Rader individuell und mit minimalen Bremskräften gebremst werden.
Zur Ermittlung des Stillstands des Fahrzeugs wird ein
Bewegungssensor verwendet, der ohnehin am Fahrzeug vorhanden ist. Üblicherweise ist ein modernes Fahrzeug mit mehreren Bewegungssensoren ausgerüstet, mit denen der Stillstand eines Rades bzw. des Fahrzeugs bestimmt werden kann. Ein solcher Bewegungssensor kann beispielsweise ein Radsensor, ein
Beschleunigungssensor, ein Drehratensensor, ein Parksensor oder dergleichen sein. Des Weiteren können zur Ermittlung des Stillstands des Fahrzeugs Regeleinrichtungen für die Fahrdynamik, beispielsweise ein ABS- (Antiblockiersystem) oder ESP-System (Elektronisches Stabilitatsprogramm) verwendet werden.
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung naher erläutert.
Figur 1 zeigt in vereinfachter Darstellung ein Blockschaltbild einer erfindungsgemaßen Vorrichtung zur Ermittlung eines Reibwertes an einem Rad des Fahrzeugs, Figur 2 zeigt ein Diagramm mit einer schiefen Ebene, die einen Steigungswinkel α aufweist,
Figur 3 zeigt ein erstes Flussdiagramm mit einem Testlauf A und
Figur 4 zeigt ein zweites Flussdiagram mit einem Testlauf
In Figur 1 ist in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung 10 dargestellt, mit der eine Bremskraft unter Berücksichtigung eines Reibwertes zwischen einem zu bremsenden Rad eines Fahrzeugs und seinem Untergrund ermittelt werden kann. Wie Figur 1 weiter entnehmbar ist, weist die Vorrichtung 10 (Auswertevorrichtung) eine programmgesteuerte Recheneinheit 1, einen Speicher 2 und eine Schnittstelle 3 auf. In dem Speicher 2 sind beispielsweise Messdaten und Vergleichswerte für Reibwerte usw. gespeichert. Des Weiteren ist in dem Speicher 2 das Steuerprogramm für die Recheneinheit 1 abgelegt. Das Steuerprogramm enthält einen Algorithmus, mit dem das Verfahren zur Ermittlung der Bremskraft gesteuert wird. Der Algorithmus wird später im Wesentlichen zu den Figuren 3 und 4 noch erläutert.
Die Auswertevorrichtung 10 ist eingangsseitig mit einem oder mehreren Bewegungssensoren 6 bis 9 verbunden. Dieses kann beispielsweise ein Beschleunigungssensor 6, ein Drehratensensor 7, ein Radsensor 8, ein Parksensor 9 und ähnliches sein. Des Weiteren kann die Auswertevorrichtung 10 mit einem ABS-System und/oder einem ESP-System verbunden sein. Auf Grund der von den Bewegungssensoren 6 bis 9 gesendeten Signale ermittelt die Auswertevorrichtung 10 zunächst einen Stillstand des Fahrzeugs, beispielsweise eines PKWs, Omnibusses oder dergleichen, und aktiviert dann gegebenenfalls die Ermittlung des Reibwertes beziehungsweise der Bremskraft an wenigstens einem zu bremsenden Rad des Fahrzeugs .
In Figur 2 wird die Funktionsweise des der Erfindung zu
Grunde liegenden Verfahrens zur Ermittlung des Reibwertes an einem Rad eines Fahrzeugs näher erläutert. In vielen Fahrzeugen, insbesondere in Fahrzeugen der Oberklasse, wird anstelle der sonst üblichen Hand- oder Fußbremse eine elektrisch betätigte Feststellbremse verwendet. Durch die Verwendung einer elektrischen Feststellbremse können konstruktive Vorteile für das Fahrzeug erreicht werden, insbesondere vereinfacht sich dadurch der Aufbau. Bekannte elektrisch betätigte Feststellbremsen haben jedoch den Nachteil, dass die Bremskraft, d.h. die Kraft, die vom
Bremssystem aufgebracht wird und auf den Bremssattel wirkt, auf die maximale Stellkraft eines Stellmotors ausgelegt ist, auch wenn diese Kraft nicht immer in vollem Umfang benötigt wird. Dadurch erhöht sich der Verschleiß an den sich bewegenden oder die Bremskraft aufnehmenden Bauteilen, so dass diese stärker dimensioniert werden müssen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird für jedes zu bremsende Rad zunächst individuell ein maximaler Reibwert bestimmt und daraus beispielsweise eine entsprechende
Bremskraft für ein zu bremsendes Rad abgeleitet, mit der die Radbremse betätigt wird. Die Bremskraft wird als minimale Bremskraft in Abhängigkeit von einem maximal möglichen Reibwert ermittelt, der zwischen dem Rad und seinem Untergrund wirkt und auf der Steigungs- oder Gefällstrecke eine entsprechende Reibkraft oder Haltekraft aufbaut. Der maximale Reibwert beziehungsweise eine maximale Haltekraft ist erreicht, wenn bei einem Testlauf die Bremse kontinuierlich gelöst wird, bis sich das Fahrzeug geringfügig bergab bewegt. Blockiert dabei ein Rad, dann bedeutet dies, dass der Reibwert zwischen diesem Rad und seinem Untergrund geringer ist als an den sich noch drehenden Rädern. Das blockierende Rad hat dann entsprechend seinem maximalen Reibwert seine maximale Haltekraft erreicht. Das Verfahren arbeitet automatisch und kann alternativ auch vom Fahrer des Fahrzeugs, beispielsweise durch Betätigung einer Taste gestartet werden.
Des Weiteren ist vorgesehen, dass das Programm zur Ermittlung der Reibwert beispielsweise durch Betätigung der Betriebsbremse durch den Fahrer oder automatisch abgebrochen werden kann, insbesondere beim Auftreten einer Gefahrensituation .
Da in der Ebene keine automatische Aktivierung der Feststellbremse benötigt wird, beziehungsweise hier die
Bremskraft sehr gering bleiben kann, wird dieses Verfahren im wesentlichen auf Steigungs- oder Gefällstrecken angewendet, bei denen ein ungewolltes Rollen des Fahrzeugs aus Sicherheitsgründen unbedingt verhindert werden muss. Eine weitere Voraussetzung für die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass sich das Fahrzeug im Stillstand befindet. Die Ermittlung des Reibwertes und insbesondere der Bremskraft erfolgt daher an einem stehenden Fahrzeug. Um die Bremskraft optimiert einsetzen zu können, muss des Weiteren eine Verteilung der Radlasten des Fahrzeugs bekannt und jedes Rad einzeln bremsbar sein.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der ermittelte Reibwert nicht nur zur Bestimmung der Bremskraft, sondern auch für weitere Fahrzeugfunktionen verwendet werden kann.
Beispielsweise kann bei einem bekannten Reibwert ein maximales Fahrzeuggewicht oder eine maximale Zuladung für eine bestimmte Steigungsstrecke berechnet werden. Alternativ lässt sich bei bekanntem Reibwert der maximale Steigungswinkel für einen Fahrweg vorgeben. Das Ausführungsbeispiel betrifft ein Fahrzeug mit vier Rädern, die mit der Feststellbremse gebremst werden sollen. Bei mehr oder weniger Rädern ist der Algorithmus entsprechend anzupassen. Wie bereits erwähnt, basiert das Verfahren zur Bestimmung der Bremskräfte darauf, dass die Betriebsbremse oder alternativ die Feststellbremse zunächst festgezogen und dann kontinuierlich soweit gelöst wird, bis sich das Fahrzeug bewegt. Blockiert dabei ein Rad, dann ist das ein Hinweis darauf, dass an diesem Rad der Reibwert geringer ist als an einem rollenden Rad. Es wird dabei nur ein minimaler Rollweg, beispielsweise werden nur wenige Zentimeter benötigt. Auf keinen Fall darf das Fahrzeug dabei ein Hindernis berühren oder jemanden gefährden. Zur Ermittlung der Bewegung wird wenigstens ein Signal von einem der angeschlossenen Bewegungssensoren 6 bis 9 ausgewertet. Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Algorithmus, bei dem bekannte Fahrzeugparameter wie das Fahrzeuggewicht, die Gewichtsverteilung sowie der Steigungswinkel der Fahrbahn berücksichtigt werden, wird der Reibwert und/oder die Bremskraft für das betreffende Rad berechnet. Der Testdurchlauf wird mindestens einmal für jedes Rad durchlaufen, um die Reibwerte oder Bremskräfte an allen zu bremsenden Rädern zu ermitteln.
Figur 2 zeigt ein Diagramm mit einer schiefen Ebene, die einer Gefäll- oder Steigungsstrecke nachgebildet ist. Auf der schiefen Ebene sind zwei Räder 11 dargestellt, die an zwei entsprechend angeordneten Achsen des Fahrzeugs angebracht sind. Gemäß Figur 2 besitzt die Steigung der schiefen Ebene den Steigungswinkel α, der auf das Fahrzeug wirkt. Das Fahrzeug hat die Fahrzeuggewichtskraft G mit den beiden Komponenten Gl beziehungsweise G2, die sich auf die beiden Achsen der Räder 11 beziehungsweise auf die beiden Räder links und rechts der beiden Achse verteilt und die Normalkräfte Ni bzw. N2 erzeugt. Zum Abbremsen des Fahrzeugs, das beispielsweise i = 4 zu bremsende Räder aufweist, ist somit die Reib- oder Haltekraft der vier Räder FBpi, FBp2, FBp3,FBp4 erforderlich. Auf Grund der physikalischen Zusammenhänge ergibt sich somit für die Haltekraft:
FBp = 2!,Vi1-N1 = YFBpι≥ G-sinα, Haltebedingung (1) *=i ' ι=\
μ; entspricht dabei dem maximalen Reibkoeffizienten am Rad i, der Steigungswinkel α ist >0 und die Normalkräfte N1 entsprechen den Normalkräften Ni, N2, N3 und N4 entsprechend der Fahrzeuggewichtskraft G.
Durch Umformen der obigen Haltebedingung (1) lässt sich daraus die Haltebedingung (2) ableiten:
tgα , Haltebedingung (2]
Figure imgf000011_0001
mit den , minimal erforderlichen Reibkoeffizienten' μ* und der Gewichtskraftverteilung J1.
Ein Verfahren zur Berechnung der Gewichtskraftverteilung J1 ist beispielsweise aus der DE 19603430 Al bekannt. Hier kann die Gewichtskraftverteilung J1 berechnet werden, wenn sich das Fahrzeug in der Ebene befindet, d.h. der Steigungswinkel α ist 0. In der genannten Druckschrift wird die Gewichtsverteilung mit Hilfe eines Gierratensensors durch Auswertung der Nickbewegung des Kraftfahrzeugs bestimmt. Aus den Sensorsignalen können die Achslasten und/oder die RadaufStandskräfte des Fahrzeugs berechnet werden. Des Weiteren werden in einem Steuerrechner die
Winkelgeschwindigkeit in Fahrzeuglängsrichtung bis zu dem Nickwinkel aufintegriert und die Winkelgeschwindigkeit in Fahrzeugquerrichtung bis zu dem Wankwinkel aufintegriert . Aus dem Nickwinkel, dem Wankwinkel, der Geländesteigung, dem linken und rechten Radstand, der vorderen und der hinteren Spur sowie der Fahrzeuggeschwindigkeit lässt sich dann die Achslastverteilung berechnen.
Das oben genannte Verfahren zur Bestimmung der
Achslastverteilung in der Ebene muss noch für das Fahrzeug umgerechnet werden, das es sich erfindungsgemäß auf dem schiefen Untergrund befindet. Der Untergrund hat dabei den Steigungswinkel α. Der Steigungswinkel α wird von einem Steigungswinkelsensor 4 gemessen, mit dem die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenfalls verbunden ist.
Die Ermittlung des maximalen Reibwertes μ; für ein Rad i erfolgt nun nach der nachfolgenden Ungleichung (3), wenn die Bremskraftverteilung proportional mit der
Gewichtskraftverteilung ist, d.h. wenn μ; = konstant ist:
μ; > tga , V ie [l;4] , Ungleichung (3)
In der Ungleichung (3) bedeutet V ie [l;4] für alle Elemente von i für die Räder i=l bis i=4. Die obige Ungleichung (3) wird für alle Räder ermittelt, die bei dem stehenden Fahrzeug gebremst werden sollen.
Der der Erfindung zu Grunde liegende Algorithmus wird nun nachfolgend an Hand der beiden Flussdiagramme entsprechend den Figuren 3 und 4 näher erläutert. Zunächst wird das Programm mit einem Testlauf A gestartet, wie er in Figur 3 dargestellt ist. Nach einem Start in Position 20 wird zunächst die Betriebsbremse oder alternativ die Feststellbremse voll betätigt und dann proportional zur Radlast die Bremskraft kontinuierlich an allen Radbremsen reduziert. In Position 22 wird geprüft, ob die Ungleichung (3) für alle Räder erfüllt ist. Ist das der Fall, dann wird bei „ja" in Position 23 festgestellt, dass sich das Fahrzeug nicht bewegt. In Position 24 wird geprüft, ob die minimale Bremskraft, mit der das Fahrzeug gerade noch auf der Steigung zu halten ist, erreicht wurde. Ist das nicht der Fall, dann springt das Programm bei „nein" auf die Position 21 zurück. Im anderen Fall wird bei „ja" wird bei Position 28 mit dem Testlauf B2 begonnen, wie es entsprechend der Figur 4 später noch näher erläutert wird.
Wurde die Abfrage in Position 22 mit „nein" entschieden, d.h. die Ungleichung (3) ist für alle Räder nicht erfüllt, dann bedeutet es gemäß Position 25, dass das Fahrzeug rollt bzw. dass das Rad, an dem die Ungleichung (3) nicht erfüllt ist, blockiert ist. In diesem Fall wird in Position 26 der Reibwert des blockierten Rades berechnet, wie später noch mit der Gleichung 6 gezeigt wird. Analog lässt sich die maximale Haltekraft des Rades oder eine minimal aufzubringende Bremskraft bestimmen. Danach wird entsprechend der Position 27 mit dem Testlauf Bl begonnen. Vor jedem Testlauf wird die Bremskraft initialisiert, d.h. es wird die Bremskraft proportional zur Lastverteilung zu allen Rädern erhöht, um das Fahrzeug auf der Steigungs- oder Gefällstrecke sicher zu halten .
Zum besseren Verständnis wird zunächst das Flussdiagramm des Testlaufes B (1/2) entsprechend der Figur 4 näher erläutert. Das Programm startet in Position 40. Im Unterschied zum Testlauf A wird beim Testlauf B (1/2) ein zu prüfendes Rad gewählt, an dem die Bremskraft erhöht wird. Im Gegenzug wird an den anderen drei Rädern die Bremskraft reduziert. Die
Summe der Bremskräfte bleibt aber konstant und entspricht der minimalen Bremskraft der einzelnen Räder für die Steigung. Dabei ist die Bremskraftverteilung proportional zur Radlast.
Entsprechend Figur 4 wird in Position 40a zunächst die Bremskraft an allen Rädern initialisiert, danach wird in
Position 41 ein Prüfrad i ausgewählt. In Position 42 wird an dem Prüfrad i die Bremskraft kontinuierlich erhöht. Gleichzeitig wird an den restlichen drei Rädern i gemäß Position 43 die Bremskraft reduziert. In Position 44 ist das Programm zu Ende bzw. es beginnt wieder in Position 40.
Der Testlauf B (1/2) unterscheidet zwei Fälle Bl und B2. Diese beiden Fälle Bl, B2 sind im Flussdiagramm der Figur 3 dargestellt und werden nachfolgend näher erläutert.
Beim Fall B2 wurde kein blockiertes Rad im Testlauf A festgestellt, d.h.:
Vie[l;4]; μ; > tga
Im Flussdiagramm der Figur 3 wird fortgefahren: Entsprechend der Position 31 wird nun geprüft, ob sich das Fahrzeug bewegt. Bewegt sich das Fahrzeug nicht, dann wird bei „nein" in Position 32 geprüft, ob die Minimalkraft (minimale Bremskraft) erreicht ist. Ist das der Fall, dann wird bei
„ja" in Position 34 der Reibwert des Prüfrades mit der noch später zu erläuternden Gleichung 9 berechnet.
Wurde dagegen die Minimalkraft in Position 32 nicht erreicht, dann wird in Position 33 die Bremskraft am Prüfrad erhöht und die Bremskraft an den übrigen Rädern reduziert. Danach springt das Programm auf Position 31 zurück. Wurde jedoch in Position 31 das Prüfrad blockiert und festgestellt, dass sich das Fahrzeug bewegt, dann wird bei „ja" in Position 35 der Reibwert des Prüfrades mit der Gleichung 8 berechnet, wie später noch näher erläutert wird. Anschließend springt das Programm auf Position 36. Hier wird geprüft, ob die Reibwerte an allen zu bremsenden Rädern berechnet sind. Ist dies der Fall, dann wird bei „ja" das Programm in Position 37 beendet. Im anderen Fall wird bei „nein" in Position 30 ein neues Prüfrad ausgewählt. In Position 29 wird geprüft, ob es sich um den Testlauf-Fall Bl oder B2 handelt. Handelt es sich um den Fall Bl, dann springt das Programm auf Position 27 zurück. Handelt es sich dagegen um den Fall B2, dann springt das Programm auf Position 28 zurück .
Der Fall Bl bedeutet, dass ein Rad im Testlauf A blockiert hat, wie später noch zu den Gleichungen (10a) und (10b) näher erläutert wird.
Beim Fall Bl wird entsprechend der Haltebedingung nach
Gleichung (10a) bzw. (10b) die Prüfung analog zum Fall B2 in Position 31 fortgeführt. Der Prüfungsablauf bis zum Programmende in Position 37 ist der gleiche, wie er zuvor für den Fall B2 beschrieben wurde, so dass eine Widerholung nicht erforderlich erscheint.
Entsprechend den beiden zuvor beschriebenen Testläufen A und B1/B2 wird nun der erfindungsgemäße Algorithmus an Hand der nachfolgend dargestellten Gleichungen näher erläutert. Entsprechend Position 21 (Figur 3) setzt der Testlauf A ein. Während die Bremskräfte kontinuierlich bis auf ein Minimum reduziert werden und die Bremskraftverteilung proportional bleibt, wird die Gültigkeit der Ungleichung 3 an allen Rädern überprüft (Position 22). Beginnt das Fahrzeug sich zu bewegen, was beispielsweise durch einen Bewegungssensor, Drehzahlsensor, Fahrdynamikbeschleunigungssensor oder dergleichen signalisiert wird, dann wird mit Hilfe der Drehzahlsensoren ermittelt, welches Rad blockiert. Bei dem blockierten Rad wird die Ungleichung (3) nicht mehr erfüllt, d.h. für den Reibwert gilt:
μ; < tga .
Das Rad mit dem geringsten Reibwert ist somit detektiert. Damit kann nun der Reibwert und folglich die maximale
Reibkraft beziehungsweise Haltekraft an diesem Rad aus den bekannten Größen (Steigungswinkel α, Gewichtskraftverteilungen J1 und JJ*) berechnet werden. Für die Berechnung des Reibwertes μ gelten die Bedingungen der Gleichungen (4) und (5) :
∑μ,*-Y, =∑μ,*-Y, + K1Y1 = tg& , Gleichung (4; ι=l ι=l l≠l
= μ*' ∑Y* + μ, -Y1 = ?&α > Gleichung (5; ι=l l≠l
Daraus ergibt sich für den Reibkoeffizienten gemäß Gleichung (6) : tgα -μ *• £γ,
I=I μ; = — , Gleichung (6;
mit μ* als aktueller, minimal erforderlicher Reibwert.
Der Testlauf A ist abgeschlossen, wenn ein blockiertes Rad erkannt wurde und dessen maximaler Reibwert beziehungsweise die maximale Haltekraft berechnet wurde oder wenn im Testlauf A die Bremskraft auf ein Minimum abgesenkt wurde, mit dem das Fahrzeug auf der Steigung gerade noch gehalten wird, und das Fahrzeug keine Bewegung vollzogen hat (vgl. Fig. 3, Position 24) . Anschließend wird mit dem Testlauf B entsprechend den Positionen 27 bzw. 28 fortgefahren. Hierbei ergeben sich abhängig vom Testlauf A die beiden unterschiedlichen Fälle:
Fall B2 : Es hat kein Rad blockiert im Testlauf A und Fall Bl: Es hat ein Rad blockiert.
Hat sich kein Rad bewegt bzw. alle Räder sind gleichzeitig bei eingestellten Kraftminimum erst gerollt, so wird an allen Rädern die Ungleichung (3) erfüllt.
Entsprechend dem Fall B2, wenn im Testlauf A kein Rad blockiert wird, gilt die Formel:
Vie[l;4]; μ; > tga Ungleichung (3).
Die Haltebedingung (2) behält nach wie vor ihre Gültigkeit. Das zu prüfende Rad wird mit i indiziert. Die Haltebedingung kann somit umgeformt werden zu folgender Form:
4 4 4 JX " Υ« = ∑ μ.* - Y. + V-T - IΪ - μ * • ∑γ, + μ7 • Y7 = tga , Gleichung ( 7 )
I=I i=l ι=l
wobei μ ≤tga ist, da die Bremskraft an den nicht geprüften Rädern reduziert wird und die Bremskraft an dem Rad i erhöht wird. Die Summe der vier Bremskräfte an den vier Rädern muss wiederum mindestens der minimalen Bremskraft entsprechen, um das Fahrzeug auf der Steigungs- bzw. Gefällstrecke zu halten, Hierbei können die folgenden zwei Zustände eintreten:
1. Das Fahrzeug bewegt sich, d.h. das Rad i ist blockiert und die Räder i≠i rollen, da sie weniger gebremst sind als ihr Bremspotential μ; > tga beträgt.
Der Reibkoeffizient μ~ des Rades i berechnet sich dann zu
4 tga - μ* ■ ∑γ, ι=i, μ~= 1≠1 > tga , Gleichung (8)
2. Das Fahrzeug bewegt sich nicht, solange der minimal erforderliche Reibwert μ~ * > 0 ist.
Der Reibkoeffizient μ~ des Rades / berechnet sich dann zu μ~ > -^, Gleichung (9)
' Y~
Dieses Testverfahren wird nun für die übrigen Räder noch drei Mal wiederholt.
Im Fall Bl hat im Testlauf A ein Rad blockiert, d.h. :
Vz' e [l;4], i ≠ i : (μ; > tga ) Λ (μ; = value < tga ) , Gleichung 9a
wird erfüllt . Das Prozedere erfolgt analog zum Fall B2. Nachdem jedoch der erste Reibwert bekannt ist, müssen nur die Reibwerte von nunmehr drei Rädern bestimmt werden. Die Haltebedingung für das zweite Rad ergibt sich zu
∑μ,*-γ, =∑μ,*-γ, + μ, -γ, + μr-γ? = tga > für μ*>μ,/ ci. αoa
∑μ,*-γ, =∑μ,*-γ, + μr-γ? = &α' für μ,*≤μ, Gl. (10b)
wobei der Reibwert μ; aus der Gleichung 6 bekannt ist.
Dieses Verfahren wird ebenfalls für die übrigen zwei Räder wiederholt. Nach dem zuvor beschriebenen Algorithmus wird an jedem Rad der Reibkoeffizient und daraus die Bremskraft bestimmt.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die minimale Bremskraft für die Räder einer Achse zu bestimmen .
Bei der Bestimmung der minimalen Bremskraft eines Rades ist zu berücksichtigen, dass die von einem Reifen aufnehmbaren Reibkräfte nach dem Kraftschlusskennfeld (Kammscher Kreis) bestimmbar sind. Aus dem Kraftschlusskennfeld ergibt sich, dass bei steigenden
Longitudinal-Kräften die Seitenführungskräfte sinken. Es muss also gewährleistet sein, dass der Reifen bzw. das Rad in der Lage ist, die Seitenführungskräfte aufzunehmen. Dieses Problem wird durch die Erfindung dadurch gelöst, dass die minimal vorliegenden Reibwerte bzw. die minimal erforderlichen Longitudinal-Kräfte ermittelt werden. Die ermittelten Longitudinal-Kräfte sind somit immer kleiner als die maximal möglichen Longitudinal-Kräfte . Dadurch ergibt sich in vorteilhafter Weise, dass das Rad stets in der Lage ist, die Seitenführungskräfte aufzunehmen .
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Testläufe A, B (1/2) automatisch und/oder auch manuell unterbrochen werden können, wenn ein
Abbruchsignal durch einen Bewegungssensor, Abstandssensor oder durch den Fahrer selbst erzeugt wird. Beispielsweise kann der Abbruch des Testlaufs bei Betätigung der Betriebsbremse unterbrochen werden. Andererseits ist vorgesehen, dass der Testlauf A, B (1/2) automatisch und/oder manuell gestartet wird. Im ungünstigsten Fall muss der Testlauf bei einem Fahrzeug mit vier Rädern vier Mal wiederholt werden, nämlich für jedes Rad erfolgt ein Testlauf. Das bedeutet, dass der Bewegungssensor vier Mal eine Bewegung des Fahrzeugs feststellen muss. Da für die Erkennung einer Bewegung des Fahrzeugs in der Regel wenige Zentimeter Fahrstrecke benötigt werden, kann beispielsweise von einem Abstandssensor überwacht werden, ob der Bewegungsraum für das Fahrzeug zu einem möglichen Hindernis noch frei ist.
In weiterer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, mit Hilfe des Algorithmus festzustellen, bis zu welchem Steigungswinkel das Fahrzeug sicher abgestellt werden kann. Bei einem zu großen Steigungswinkel, beispielsweise bei einem Abstellen des Fahrzeugs auf einer Rampe, kann aus den ermittelten Reibwerten ein Signal generiert werden, das dem Fahrer des Fahrzeugs einen entsprechenden Hinweis gibt. Im anderen Fall, wenn die Reibwerte ausreichend hoch sind, besteht eine gewisse Reserve an ungebremster Masse, Diese Reserve kann für eine zusätzliche Beladung des Fahrzeugs genutzt werden. In diesem Fall kann an den Fahrer eine entsprechende Information ausgegeben werden, die angibt, wie hoch seine maximalem Zuladung bei einem gegebenen Steigungswinkel sein kann, beziehungsweise welche Reserven sein Fahrzeug noch hat.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Ermittlung eines maximalen Reibwertes für wenigstens ein zu bremsendes Rad (11) eines Fahrzeugs, wobei das Fahrzeug sich im Stillstand, beispielsweise auf einer Steigungs- oder Gefällstrecke (12) befindet und mit einem Bewegungssensor (6 bis 9) ausgebildet ist, mit dem ein Stillstand oder eine Bewegung des Rades (11) beziehungsweise des Fahrzeugs feststellbar ist, und wobei das Rad (11) beziehungsweise das Fahrzeug mit einer elektrisch steuerbaren Feststellbremse ausgerüstet ist, mit der die Bremskraft für das zu bremsende Rad (11) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,
- dass die Betriebsbremse oder die Feststellbremse kontinuierlich soweit gelöst wird, bis sich das Fahrzeug eine kurze Strecke bewegt,
- dass während der Lösung der Bremse geprüft wird, ob wenigstens ein Rad (11) blockiert ist und
- dass für das blockierte Rad (11) ein maximaler Reibwert ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass anhand des ermittelten maximalen Reibwertes für das Rad (11) eine minimale Bremskraft ermittelt wird, mit der das Rad (11) gebremst wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des maximalen Reibwertes sukzessive für wenigstens ein weiteres zu bremsendes Rad (11), vorzugsweise für die Räder (11) der gleichen Fahrzeugachse ermittelt wird.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbremsen des Rades (11) die minimale Bremskraft mit einer Haftreserve beaufschlagt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierung der Feststellbremse automatisch und/oder manuell erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des maximalen Reibwertes manuell, beispielsweise bei Betätigung der Betriebsbremse oder automatisch bei Erkennung einer Gefahrensituation abgebrochen wird.
7. Vorrichtung zur Ermittlung des maximalen Reibwertes an wenigstens einem zu bremsenden Rad (11) eines Fahrzeugs für ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer steuerbaren Feststellbremse für das zu bremsende Rad (11), mit wenigstens einem Bewegungssensor (6 bis 9) zur Erkennung des Stillstand des zu bremsenden Rades (11) oder des Fahrzeugs und mit einer Auswertevorrichtung (10), dadurch gekennzeichnet,
- dass die Auswertevorrichtung (10) eine programmgesteuerte Recheneinheit (1) und einen Speicher (2) aufweist,
- dass in dem Speicher (2) die Reibwerte beeinflussende Informationen, beispielsweise eine Radlastenverteilung und ein Programm mit einem Algorithmus abgelegt sind und
- dass die Recheneinheit (1) ausgebildet ist, mit Hilfe der gespeicherten Informationen und dem Algorithmus einen maximalen Reibwert zwischen dem Rad (11) und dem Untergrund für das zu bremsende Rad (11) zu bestimmen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die programmgesteuerte Recheneinheit (1) ausgebildet ist, mit Hilfe des Algorithmus und des ermittelten maximalen Reibwertes für das Rad (11) eine minimale Bremskraft zu bestimmen, mit der das Rad (11) gebremst wird.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, 5 dass die Recheneinheit (1) ausgebildet ist, für jedes abzubremsende Rad (11) einen individuellen maximalen Reibwert zu bestimmen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch 10 gekennzeichnet, dass zur Ermittlung des Stillstand des
Fahrzeugs als Bewegungssensor (6 bis 9) ein Radsensor (8), ein Beschleunigungssensor (6), ein Drehratensensor (7), ein Parksensor (9) oder dergleichen verwendbar ist.
1511. Vorrichtung nach einem der Ansprüche bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbare Feststellbremse automatisch und/oder manuell durch den Fahrer des Fahrzeugs betatigbar ist.
2012. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ermittlung des maximalen Reibwertes bei Änderung des Neigungswinkels der Fahrbahn, Änderung des Fahrzeuggewichts, Änderung der Achslastverteilung oder dergleichen erneut bestimmbar ist.
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