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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines
von einem Regelsystem vorgegebenen Bremsdrucks. Die Erfindung betrifft weiterhin
ein Bremssystem mit integriertem System zur Ermittlung eines von
einem Regelsystem vorgegeben Bremsdrucks mit einer Bremsanlage,
die zum Abbremsen zumindest eines Rades ausgebildet ist, zumindest
einer Druckleitung zur Bereitstellung eines druckbeaufschlagten
Fluids für
die Bremsanlage, Messmitteln zur Bestimmung des an der Bremsanlage
anliegenden Bremsdrucks, Messmitteln zur Bestimmung der Radgeschwindigkeit
und/oder der Fahrzeugverzögerung,
einem Datenverarbeitungssystem zur Ermittlung des von einer Regelelektronik vorgegebenen
Bremsdrucks, und einem Datenspeicher, der zum Speichern und Auslesen
von Daten ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug
und ein Computerprogramm.
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In
den Anwendungsbereich der Erfindung fallen insbesondere Fahrzeuge,
welche neben einen konventionellen bzw. manuellem Bremssystem auch elektronisch
geregelte Bremssysteme wie beispielsweise eine Kippstabilitätskontrolle
(RSC – Roll
Stability Control) oder einen Abstandsregeltempomaten (ACC – Adaptive
Cruise Control) aufweisen. Während
des Betriebs solcher Fahrzeuge mit den erwähnten Bremssystemen werden
während
eines RSC- oder ACC-Regeleingriffs von einer Regelungselektronik
Verzögerungsvorgaben
gebildet, die durch Regelglieder ausgeregelt werden. Dazu werden
beispielsweise mittels elektrisch geschalteter 3/2-Wege-Ventile
Drücke
in den Bremszylindern aufgebaut. Diese Drücke werden nach Erreichen eines
gewünschten
Druckniveaus durch Absperrung von ABS-Ventilen aufrechterhalten.
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Es
treten im Betrieb regelmäßig Situationen ein,
in welchen der Fahrer per Fußpedal
einen Bremsbefehl erteilt, während
die Regelungselektronik gerade aktiv ist. Falls die vom Fahrer angeforderte
Fahrzeugbremsung stärker
ist, als dies von der Regelungselektronik selbst vorgegeben wird,
ist ein Abbruch des Regelvorgangs notwendig, damit der vom Fahrer
angeforderte Bremsdruck zu den Bremsanlagen durchgeleitet werden
kann. Damit dies zuverlässig
funktioniert, ist es notwendig, möglichst genau zu ermitteln,
wann der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck höher ist als der vom Regelsystem
vorgegebene Druck. Bekannte Bremssysteme weisen zu diesem Zweck
jeweils zwei Drucksensoren auf, von denen jeweils einer den Druck
in einer vom Fahrer angesteuerten Druckleitung misst, während der zweite
Sensor den Druck in der Leitung misst, die von der Regelungselektronik
angesteuert wird. Weitere bekannte Systeme werden betrieben, indem
eine Abschätzung
des Bremsdrucks der Regelungselektronik anhand einer Messung der
Einsteuerzeiten der ABS-Ventile vorgenommen wird.
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Diesen
Systemen haftet der Nachteil an, dass sie – im Fall der Verwendung zweier
Sensoren – kostenaufwändig oder – im Fall
der Abschätzung der
Einsteuerzeiten – nicht
präzise
genug sind. Insbesondere die letztgenannten Systeme sind aufgrund
mangelnder Präzision
nicht für
ACC-Systeme geeignet.
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Der
vorliegenden Erfindung lag somit die Aufgabe zugrunde, die im Stand
der Technik aufgefundenen Nachteile möglichst weitgehend zu mildern.
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Die
vorliegende Erfindung löst
die ihr zugrundeliegende Aufgabe durch ein Verfahren der eingangs
genannten Art, umfassend die Schritte:
- – Durchführen einer
Fahrzeugbremsung durch ein elektronisches Bremssystem und/oder einen
Fahrer,
- – Bestimmung
einer Fahrzeugverzögerung
a,
- – Ermittlung
eines Bremsdrucks pschätz,
- – Vergleich
des Bremsdrucks pschätz mit einem Referenzdruck
pB,
- – Abbruch
des durch das elektronische Bremssystem ausgelösten Bremsvorgangs, wenn pschätz kleiner
als der Referenzdruck pB ist, oder
- – Fortführen des
durch das elektronische Bremssystem ausgelösten Bremsvorgangs, wenn pschätz größer oder
gleich dem Referenzdruck pB ist.
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Das
erfindungsgemäße Verfahren
macht sich den Vorteil zunutze, dass der durch die Regelungs-Elektronik
vorgegebene Bremsdruck nicht gemessen werden muss, sondern durch
das Verfahren aus anderen Messgrößen berechnet
werden kann, die im Rahmen des Fahrzeugbetriebs ohnehin ermittelt
werden und einer Steuereinheit und/oder einem Datenverarbeitungssystem
zur Verfügung
stehen. Hierdurch können
die sonst notwendigen zusätzlichen
Kosten eines weiteren Sensors eingespart werden. Es hat sich weiterhin
herausgestellt, dass die Ermittlung des Bremsdrucks pschätz gemäß des Verfahrens
dieser Erfindung Ergebnisse mit befriedigender Genauigkeit produziert.
Die Fahrzeugbremsung wird durch den Fahrer ausgelöst, indem
dieser ein Fußpedal
betätigt.
Das elektronische Bremssystem zur Regelung automatischer Bremsvorgänge arbeitet
weitgehend autonom und wird von einer Steuereinheit angetrieben.
Mittels dieser Steuereinheit erfolgt weiterhin der Vergleich des
ermittelten geschätzten Bremsdrucks
pschätz mit
dem Referenzdruck pB. Der Referenzdruck
pB und die Fahrzeugverzögerung a werden jeweils von
geeigneten Messmitteln ermittelt und der Steuereinheit über Signalübertragungsmittel, insbesondere über Signalleitungen
oder kabellose Übertragung
zur Verfügung
gestellt. Falls der Referenzdruck pB, welcher
den fahrerseitigen angeforderten Bremsdruck repräsentiert, größer ist
als der Bremsdruck pschätz, welcher den vom elektronischen Bremssystem
vorgegebenen Bremsdruck repräsentiert,
wird der vom elektronischen Bremssystem ausgelöste Bremsvorgang abgebrochen,
und der vom Fahrer angeforderte Bremsdruck pB zur
Bremsanlage durchgeleitet. Andernfalls, wenn also pschätz größer oder
gleich pB ist, wird der Regelvorgang des
elektronischen Bremssystems unverändert fortgeführt. Auf diese
Weise ist also sichergestellt, dass die Bremsung des vom elektronischen
Bremssystem ausgelösten
Bremsvorgangs nicht fälschlicherweise
abgebrochen wird, obwohl der Fahrer lediglich einen bedeutend geringeren
Bremsdruck angefordert hat, als angesichts der Fahrsituation eigentlich
erforderlich wäre.
Dies bringt den weiteren Vorteil mit sich, dass die Betriebssicherheit
eines Fahrzeugs mit einem gemäß dieser
Erfindung angewandten Verfahren erhöht wird.
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Gemäß eines
vorteilhaften Aspektes der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren
weiterhin die Schritte:
- – Ermittlung einer Kenngröße K, wobei
K ein Quotient aus einem Bremsdruck pB und
einer Fahrzeugverzögerung
a ist, und
- – Berechnung
des Bremsdrucks pschätz als Produkt aus der
Kenngröße K·a.
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Die
Kenngröße K = pB/a kann mit wenig Rechenaufwand und somit
wenig Programmieraufwand vollautomatisch berechnet werden, dies
zudem während
eines jeden Bremsvorgangs, bei dem ein fahrerseitiger Bremsdruck
pB und infolge dessen eine Fahrzeugverzögerung a
des Fahrzeugs auftreten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens
umfasst dies den weiteren Schritt der Durchführung eines Einlernvorganges
mittels eines Datenverarbeitungssystems zur Bestimmung der Kenngröße KRef. Der Einlernvorgang dient dem Zweck,
negative Einflüsse aufgrund
einzelner „Ausreißer” der Messwerte
zu verhindern, die zur Ermittlung einer fehlerhaften Kenngröße KRef führen
könnten.
Die Durchführung des
Einlernvorgangs bewirkt hingegen, dass fehlerbedingte Abweichungen
der gemessenen Signale des Drucks pB und
der Fahrzeugverzögerung
a einen möglichst
geringen Einfluss auf KRef haben.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des Verfahrens der vorliegenden Erfindung umfasst der Einlernvorgang
die Schritte:
- – Durchführen einer Fahrzeugbremsung,
- – Ermittlung
einer Kenngröße K, wobei
K ein Quotient aus einem -Bremsdruck pB und
einer Fahrzeugverzögerung
a ist,
- – Übermittlung
der Kenngröße K an
ein Datenverarbeitungssystem, und
- – Mittelwertbildung über mehrere
Werte von K zur Ermittlung einer gemittelten Kenngröße KRef.
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Mittels
des Einlernvorgangs werden also für mehrere Fahrzeugbremsungen
jeweils Kenngrößen K ermittelt,
die in einem Datenverarbeitungssystem abgelegt werden, und aus denen
die Kenngröße KRef gebildet wird. Es hat sich als vorteilhaft
herausgestellt, mehrere Werte K mittels einer Mittelwertbildung zusammenzufassen
und auf diese Weise die Kenngröße KRef zu bilden.
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In
einer weiteren Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird pschätz als
Produkt aus KRef und a berechnet.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird die Fahrzeugverzögerung
a mittels zumindest eines Beschleunigungssensors gemessen wird.
Beschleunigungssensoren sind häufig
in Fahrzeugen als sogenannte 3D-Neigungssensoren verbaut. Diese
Sensoren können
ohne zusätzlichen
Montageaufwand mitgenutzt werden, da die durch sie ermittelten Neigungs-
bzw. Beschleunigungswerte üblicherweise
an die Steuereinheit übermittelt
werden, welche die Verzögerungswerte
a dann entsprechend zur Berechnung von pschätz weiterleitet.
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In
einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform
des vorliegenden Verfahrens erfolgt die Berechnung der Fahrzeugverzögerung a
mittels Bestimmung der Änderung
der Umdrehungsgeschwindigkeit zumindest eines Rades während eines Bremsvorgangs.
Das Berechnen der Fahrzeugverzögerung
aus der zeitlichen Ableitung der Radgeschwindigkeit wird insbesondere
dann als vorteilhaft angesehen, wenn aus technischen oder fertigungsökonomischen
Gründen
auf den Einsatz von Beschleunigungssensoren verzichtet werden soll.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens
wird zur Berechnung der Fahrzeugverzögerung a die Änderung
der Umdrehungsgeschwindigkeit eines nicht angetriebenen Rades bestimmt.
Da die angetriebenen Räder
eines Fahrzeuges immer einem gewissen Schlupf ausgesetzt sind wenn
das Fahrzeug beschleunigt oder verzögert wird, hat es sich als
vorteilhaft herausgestellt, die Fahrzeugverzögerung mittels der Geschwindigkeitsänderung
eines nicht angetriebenen Rades zu berechnen. Auf diese Weise wird zuverlässig ausgeschlossen,
dass die Fahrzeugverzögerung
a fälschlicherweise
durch Antriebseinflüsse beeinflusst
wird.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des vorliegenden Verfahrens wird der Bremsdruck pB mittels zumindest
eines Drucksensors gemessen. Drucksensoren zur Bestimmung des fahrerseitigen
Bremsdrucks pB sind in den meisten Fahrzeugen
ohnehin installiert, so dass zur Nutzung eines solchen Sensors kein
zusätzlicher
Montageaufwand notwendig ist.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens
erfolgt die Übermittlung der
Kenngröße K an
das Datenverarbeitungssystem mittels elektrischer Leitungen oder
kabellos. Es hängt
hierbei von der jeweiligen Einbausituation des Datenverarbeitungssystems
und/oder der Komponenten des Bremssystems ab, welcher Art der Datenübertrag
der Vorzug gegeben werden soll. Die Datenübermittlung auf kabellosen
Weg hat sich insbesondere dann als vorteilhaft herausgestellt, wenn
eine Verkabelung der Komponenten nur mit großem Aufwand möglich wäre. Die
Datenübermittlung
mittels elektrischer Leitungen ist im Gegenzug als vorteilhaft anzusehen,
wenn es auf eine besonders zuverlässige Datenübertragung ankommt. Der Einfluss
von Störstrahlung
auf elektrische Leitungen ist in diesem Fall geringer und kann zudem
mittels Maßnahmen zur
Abschirmung weiter verringert werden.
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Die
Erfindung löst
die ihr zugrundeliegende Aufgabe weiterhin, indem sie ein Bremssystem
der eingangs genannten Art angibt, worin das Datenverarbeitungssystem
zur Ermittlung eines Bremsdrucks pschätz eingerichtet
ist. In einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremssystems
ist das Datenverarbeitungssystem in eine Steuereinheit integriert,
welche zur Regelung automatischer Bremsvorgänge eingerichtet ist. Diese
Steuereinheit ist auf vorteilhafte Weise dazu ausgebildet, verschiedene Mess-Signale,
die von einer Vielzahl von Sensoren im gesamten Fahrzeug erfasst
und übermittelt
werden, aufzunehmen und zu verarbeiten. Ausgehend von dieser Steuereinheit
werden üblicherweise
eine Reihe von Fahrassistenzsystemen geregelt und die Funktionsweise
dieser Systeme und anderer Fahrzeugteile überwacht. Es hat sich daher
als vorteilhaft herausgestellt, auch das Datenverarbeitungssystem zur
Ermittlung eines von einem Regelsystem vorgegebenen Bremsdrucks
in die Steuereinheit zu integrieren. Auf diese Weise kann das Datenverarbeitungssystem
mittels der Steuereinheit mit Mess-Signalen versorgt werden, und
umgekehrt ist es möglich, die
vom Datenverarbeitungssystem bereitgestellten Signale der Bremsdruck-Ermittlung
an die Steuereinheit zu übergeben.
Durch die Integration des Datenverarbeitungssystems in die Steuereinheit
ist das Bremssystem somit eingerichtet, die Signale der Bremsdruck-Ermittlung
verschiedensten Fahrassistenzsystemen zur Verfügung zu stellen, beispielsweise
RSC- oder ACC-Systemen, oder einen Abbruch der von dem elektronischen
Bremssystem ausgelösten
Bremsvorgänge
einzuleiten.
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In
einer weiteren Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Bremssystems
ist das Datenverarbeitungssystem zum Ablegen von Werten für die Kenngröße K oder
eine Kenngröße KRef in einem Datenspeicher und/oder zum Auslesen
von Werten der Kenngröße K oder
KRef aus dem Datenspeicher ausgebildet.
Als Datenspeicher kommen hierbei alle bekannte physischen Datenträger in Frage.
Es hat sich allerdings als vorteilhaft herausgestellt, Datenspeicher
zu verwenden, welche unempfindlich gegen Erschütterungen sind. Je nach Einbausituation
ist zudem zu berücksichtigen,
dass in einem Fahrzeug auch extreme Temperaturunterschiede auftreten können. Folglich
wird es als vorteilhaft anerkannt, den Datenspeicher ebenfalls vor
besonders hohen und/oder niedrigen Temperaturen zu schützen.
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In
einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Bremssystems
ist das Datenverarbeitungssystem zur Durchführung des Verfahrens gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 10 ausgebildet.
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Die
Erfindung betrifft weiterhin ein Fahrzeug, insbesondere ein Lastkraftfahrzeug
mit einem Fahrwerk, zumindest einer angetriebenen Radachse, einem
Fahrzeugaufbau, einem Abschnitt zur Aufnahme von Fahrzeuginsassen
und einer Anhängerkupplung
zur Verbindung mit einem Fahrzeuganhänger. Das Fahrzeug löst die Aufgabe
durch ein Bremssystem, welches nach einem der Ansprüche 11 bis
14 ausgebildet ist.
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Die
Erfindung löst
die ihr zugrundeliegende Aufgabe weiterhin durch ein Computerprogramm
zur Bestimmung eines von einem Regelsystem vorgegebenen Bremsdrucks,
welches Programmcode-Mittel aufweist, die dazu ausgebildet sind,
ein Bremssystem gemäß einem
der Ansprüche
11 bis 14 dazu zu veranlassen, die Verfahrensschritte eines Verfahrens gemäß einem
der Ansprüche
1 bis 10 auszuführen, wenn
das Computerprogramm von einem Datenverarbeitungssystem ausgeführt wird.
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Im
folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Bremssystems
unter Bezugnahme auf eine Figur näher beschrieben. Hierbei zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Bremssystems.
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In 1 ist
der schematische Aufbau eines Bremssystems 1 eines Fahrzeugs
gemäß der vorliegenden
Erfindung dargestellt. Das Bremssystem 1 weist einen primären Druckbehälter 3 und
einen sekundären
Druckbehälter 5 auf,
die das Bremssystem 1 mittels Druckleitungen 7, 9 mit
druckbeaufschlagtem Fluid versorgen. Das druckbeaufschlagte Fluid wird
mittels Betätigung
des Bremsventils 25 durch den Fahrer unter anderem einer
Hinterachs-Ventilanordnung 11 zugeführt, welche regelbar ist und
das druckbeaufschlagte Fluid zu einer oder mehreren Hinterachs-Bremsanlagen 15 weiterleitet.
Außerdem wird
das druckbeaufschlagte Fluid direkt mittels Druckleitung 7 an
die Hinterachs-Ventilanordnung 11 zugeführt, um mittels eines 3/2-Wege-Ventils 35,
unabhängig
von der Betätigung
des Bremsventils 25 durch den Fahrer, an eine oder mehrere
Hinteraschs-Bremsanlagen 15 weitergeleitet werden zu können. Die
Bremsanlagen 15 sind zum Herbeiführen einer Fahrzeugverzögerung bzw.
einer Verzögerung
der Hinterachs-Räder 23 ausgebildet.
Weiterhin wird druckbeaufschlagtes Fluid mittels Betätigung des
Bremsventils 25 durch den Fahrer einer Vorderachs-Ventilanordnung 13 zur
Verfügung
gestellt, welche dazu ausgebildet ist druckbeaufschlagtes Fluid zumindest
einer Vorderachs-Bremsanlage 17 zuzuführen. Außerdem wird das druckbeaufschlagte
Fluid direkt mittels Druckleitung 9 an die Vorderachs-Ventilanordnung 13 zugeführt, um
mittels eines 3/2-Wege-Ventils 35, unabhängig von
der Betätigung
des Bremsventils 25 durch den Fahrer, an die Vorderachs-Bremsanlage 17 weitergeleitet
werden zu können.
Die Vorderachs-Bremsanlage 17 ist dazu ausgebildet, eine
Fahrzeugbremsung bzw. ein Abbremsen zumindest eines Vorderrades 19 herbeizuführen. In
der in 1 gewählten
Ausführungsform
weisen sowohl die Vorderräder 19 als
auch zwei der Hinterräder 23 Geschwindigkeitssensoren 21 auf,
welche zur Messung der Radgeschwindigkeit der Räder 19, 23 ausgebildet
sind. Ein Drucksensor 27 ist zur Messung des fahrerseitigen
Drucks der Druckleitung 8 zugeordnet.
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Die
Ventilanordnungen 11, 13, die Radgeschwindigkeitssensoren 21,
sowie der Drucksensor 27 sind mittels elektrischer Leitungen 29 elektrisch leitend
mit einer Steuereinheit 31 verbunden. Die Steuereinheit
weist ein (nicht dargestelltes) Datenverarbeitungssystem auf, welches
dazu eingerichtet ist, die von den Sensoren 21, 27 ausgegebenen Mess-Signale
aufzunehmen und zu verarbeiten.
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Das
in 1 dargestellte Bremssystem weist verschiedene
Druckleitungen auf, in denen unterschiedliche Drücke herrschen. Die mit V gekennzeichneten
Druckleitungen sind mit dem vollen Vorratsdruck beaufschlagt. Entweder
permanent, oder bei Bestromung der 3/2-Ventile 35. Der
Vorratsdruck kann beispielsweise in der Größenordnung von 8 bar liegen.
Die mit F gekennzeichneten Druckleitungen sind mit einem Druck beaufschlagt,
der vom Fahrzeugführer über das
Bremspedal 25 aus gesteuert ist. Weiterhin liegt in den
mit den Buchstaben R gekennzeichneten Druckleitungen der elektrisch
geregelte Druck an, der beispielsweise von einem aktiven RSC- oder
ACC-System vorgegeben
ist.
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In
einem Betriebszustand, in welchem kein elektronisches Brems-Regelsystem
aktiv ist, herrscht in den mit R gekennzeichneten Druckleitungen
ebenfalls der Druck, der in den mit F gekennzeichneten Druckleitungen
herrscht.
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Das
Bremssystem weist weiterhin ein Select-High-Ventil 33 auf,
welches jeweils den höheren der
beiden an den Ventileingängen
anliegenden Drücke
zu der Vorderachs-Ventilanordnung 13 durchleitet.
Ein 3/2-Wegeventil 35 ist jeweils der Vorderachs-Ventilanordnung 13 und
der Hinterachs-Ventilanordnung 11 vorgeschaltet, um den
Bremsdruck durch ABS-Ventile hindurch zu den Bremszylindern zu leiten.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens soll im folgenden
anhand eines Beispiels unter Bezugnahme auf die Figur erläutert werden.
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Beispiel
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In
einer Fahrsituation, in welcher ein erfindungsgemäß ausgebildetes
Fahrzeug zu dicht auf ein davor fahrendes Fahrzeug auffährt, wird
eine ACC-Regelung aktiviert. Die 3/2-Wege-Ventile 35 werden
mit Druck beaufschlagt, und der Bremsdruck wird durch die ABS-Ventile 37 zu
den Bremszylindern durchgeleitet. Für den Fall, dass nicht der
volle Vorratsdruck in die Bremszylinder geleitet werden soll, werden
die ABS-Ventile 37 nach einer bestimmten, von der Steuereinheit 31 vorgegebenen
Einsteuerzeit elektrisch angesteuert und sperren den Durchfluss
von Fluid. Dies führt
dazu, dass der momentan anliegende Druck an den Bremszylindern gehalten wird.
In diesem Beispiel soll davon ausgegangen werden, dass in den mit
V gekennzeichneten Bereichen ein Druck von 8 bar anliegt, in den
mit R gekennzeichneten Bereichen ein Druck von 2 bar und in den
mit F gekennzeichneten Bereichen ein Druck von 0 bar.
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Es
wird nun vorausgesetzt, dass eine Fahrsituation eintritt, in welcher
der Fahrer zusätzlich
zu dem automatischen Bremsvorgang manuell bremst. Aufgrund einer
Betätigung
des Bremspedals 25 wird in den mit F gekennzeichneten Druckleitungen
ein Druck erzeugt. Der fahrerseitige Bremsdruck pB wird gemessen,
und mittels der Steuereinheit 31 und des integrierten Datenverarbeitungssystems
wird ermittelt, ob der vom Fahrer vorgegebene Bremsdruck pB in den mit F gekennzeichneten Druckleitungen
höher ist
als der vom elektronischen Bremssystem vorgegebene Druck in den
mit R gekennzeichneten Druckleitungen. Ist dies der Fall, wird die
elektronische Regelung abgeschaltet und der vom Fahrer angeordnete,
höhere
Bremsdruck wird an die Bremszylinder weitergeleitet.