Beschreibung

Verfahren zur Ermittlung des Bewegungszustandes zumindest eines Rades eines Fahrzeuges mit Hilfe eines elektromechani- sehen Parkbremssystems

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung des Bewegungszustandes zumindest eines Rades eines Fahrzeuges mit Hilfe eines elektromechanischen Parkbremssystems gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche elektromecha- nische Parkbremsensysteme bestehend aus zumindest einer elektromechanischen Parkbremseneinheit und zumindest einem dieser zugeordneten Steuergerat bekannt, bei denen jeweils über das zumindest eine Steuergerat die Betätigung, d.h. das Anziehen und Losen der elektromechanischen Parkbremseneinheit zum Bremsen des Fahrzeuges gesteuert wird.

Derartige elektromechanische Parkbremsensysteme gewährleisten zum einen statisches Bremsen des Fahrzeuges zum sicheren Abstellen des Fahrzeuges im Stillstand, zum anderen ein dynamisches Bremsen des Fahrzeuges wahrend der Fahrt. Beide Brems ^¬ funktionen werden beispielsweise auf Fahrerwunsch durch Beta- tigung eines Bedienelementes, vorzugsweise eines im Fahrzeuginnenraum vorgesehenen Schalterelementes ausgelost. Durch Betatigen des Schalterelementes wird zumindest ein elektroni ^¬ sches Steuersignal erzeugt, welche zu Auswertung dem Steuergerat zugeführt wird. Mittels einer im Steuergerat ausgefuhr- ten Steuer- und Auswerteroutine wird die elektromechanische Parkbremseneinheit gesteuert, d.h. beispielsweise angezogen oder gelost.

Die Entscheidung, welche der genannten Bremsfunktionen durch die elektromechanische Parkbremse bei Vorliegen eines derar ^¬ tigen elektronischen Steuersignals durchgeführt wird, d.h. statisches Bremsen oder dynamisches Bremsen erfolgt mittels

der Steuer- und Auswerteroutrne, und zwar abhangig von der aktuelle vorliegenden Fahrzeuggeschwindigkeit.

In bestimmten praktischen Anwendungen kann die Fahrzeugge- schwmdigkeit jedoch nicht exakt ermittelt werden oder es treten Fehler bei der übertragung der Fahrzeuggeschwindigkeit auf, die zu einer falschen Ansteuerung der elektromechani- schen Parkbremseneinheit fuhren können. Im Rahmen der Ansteuerung der elektromechanischen Parkbremse ist sicher zustel- len, dass die elektromechanische Parkbremse bei einer manuel ^¬ ler Betätigung des Bedienelementes nur bei einem im Stillstand befindlichen Fahrzeug die statische Bremsfunktion bereitstellt. Em Auslosen der statischen Bremsfunktion wahrend der Fahrt wurde beispielsweise zu einem Blockieren der ge- bremsten Rader des Fahrzeuges fuhren, wodurch der Fahrer die Kontrolle über das Fahrzeug verlieren konnte.

Bei aus dem Stand der Technik bekannten elektromechanischen Parkbremsensystemen, bei denen kein elektronisches Geschwin- digkeitssignal vorliegt, ist zur Anzeige des Fahrzeugszustandes eine Betätigung des Schalterelementes nach einem speziellen Bedienmuster erforderlich, durch welches dem Steuergerat der aktuelle Fahrzeugzustand durch den Fahrer mitgeteilt werden kann. Beispielsweise wird nach der Betätigung des Bedien- elementes zunächst die elektromechanische Parkbremse gesteuert mittels einer dynamischen Verzogerungsroutme langsam angezogen, um den ggf. vorhandenen dynamischen Verzogerungsfall zu berücksichtigen. Im Anschluss daran erfolgt ein statisches Bremsen des Fahrzeuges über die elektromechanische Parkbrem- seneinheit und beispielsweise nach Ablauf einer vorgegebenen Mmdestbetatigungsdauer des Bedienelementes eine Verriegelung der elektromechanischen Parkbremse. Alternativ kann bei Vorliegen einer Betätigung eines weiteren Bedienelementes, beispielsweise des Bremspedals zusatzlich zur Betätigung des Be- dienelementes eine Verriegelung der elektromechanischen Park- bremsenemheit erfolgen. Nachteilig ist durch die Eingabe von speziell vorgegebenen Bedienmustern eine Abweichung vom ge-

wohnten Bedienablauf des Parkbremsensystems erforderlich, die zu einem Komfort- und Sicherheitsverlust fuhren kann.

Ausgehend vom dargelegten Stand der Technik liegt der Erfin- düng die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Detektion des Bewegungszustandes eines Fahrzeuges anzugeben, durch welches eine zuverlässige Bedienung bzw. Ansteuerung der elektrome- chanischen Parkbremse gewährleistet wird. Die Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentan- Spruches 1 durch dessen kennzeichnende Merkmale gelost.

Der wesentliche Aspekt des erfmdungsgemaßen Verfahrens ist darin zu sehen, dass die Bremsenmechanik mit zumindest einer vorgegebenen Aktuatorkraft betätigt wird und eine wahrend der Betätigung durch den Selbstverstarkungseffekt der Bremsenmechanik hervorgerufene änderung der zumindest einen vorgegebenen Aktuatorkraft detektiert wird. Anschließend wird abhangig vom Betrag der änderung der zumindest einen vorgegebenen Ak- tuatorkraft der Bewegungszustand des zumindest einen Rades des Fahrzeuges ermittelt. Besonders vorteilhaft wird somit die elektrische Parkbremseneinheit zwar wie bisher bei Ausfall bzw. einem Fehler der Geschwindigkeitsermittlung zunächst eine dynamische Verzögerung gestartet und abhangig davon eine änderung der erzeugten Aktuatorkraft ermittelt, ab- hangig von dieser durch das Steuergerat festgestellt wird, ob sich das Fahrzeug bewegt oder im Stillstand befindet.

Vorteilhaft wird der Betrag der änderung mit zumindest einem Sollwert verglichen und bei einem überschreiten des zumindest einen Sollwertes eine Bewegung des zumindest einen Rades und bei einem Unterschreiten des zumindest einen Sollwertes ein Stillstehen des Rades detektiert. Hierbei wird bei einem im Bewegung befindlichen Rad durch den Selbstverstarkungseffekt der Bremsenmechanik eine Reibkraft erzeugt, die die änderung der vorgegebenen Aktuatorkraft bewirkt.

Alternativ kann die Bremsenmechanik gemäß einer vorgegebenen Aktuatorkraftfolge betätigt werden und die wahrend der Beta-

tigung durch den Selbstverstarkungseffekt der Bremsenmechanik hervorgerufenen änderungen der vorgegebenen Aktuatorkraftfol- ge detektiert werden. Wiederum abhangig von den änderungen der zumindest einen vorgegebenen Aktuatorkraftfolge wird an- schließend der Bewegungszustand des zumindest einen Rades des Fahrzeuges ermittelt. Bevorzugt werden die änderungen mit zumindest einem Sollkraftkennlinie verglichen und bei einem U- berschreiten der zumindest einen Sollkraftkennlinie eine Bewegung des zumindest einen Rades und bei einem Unterschreiten der zumindest einen Sollkraftkennlinie ein Stillstehen des Rades detektiert.

Weitere vorteilhafte Ausbildung des erfmdungsgemaßen Verfahrens, insbesondere eine elektromechanischen Parkbremssystem zur Durchfuhrung des erfmdungsgemaßen Verfahrens sind den weiteren Ansprüchen zu entnehmen.

Im Folgenden wird die Erfindung an einem Ausfuhrungsbeispiel anhand von Zeichnungen naher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 beispielhaft ein Blockschaltbild eines elektromechanischen Parkbremsensystems,

Fig. 2 beispielhaft die Wirkverbindung zwischen einer

Bremstrommeleinheit und einer Bremsbelagele- ment und

Fig. 3 beispielhaft ein Ablaufdiagramm einer Steuer- und Auswerteroutine zur Ansteuerung des elekt ^¬ romechanischen Parkbremsensystems gemäß Fig. 1

In Fig. 1 ist beispielhaft in einem schematischen Blockschaltbild ein elektromechanisches Parkbremsensystem EPB mit einem integriertem Steuergerat SG und zumindest einer Parkbremseneinheit PME dargestellt, wobei das Steuergerat SG eine Steuereinheit CU und eine mit dieser verbundene ξpeicherein- heit MU aufweist.

In einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist pro Rad eines Fahrzeuges eine Parkbremseneinheit PME vorgesehen, welche jeweils

mit dem Steuergerat SG des elektromechanisches Parkbremsen ^¬ systems EPB verbunden ist oder welchem jeweils ein Steuergerat SG zugeordnet ist.

In einer alternativen Ausfuhrungsform kann dass Steuergerat SG raumlich getrennt von der Parkbremseneinheit BME angeordnet sein oder in ein weiteres Fahrzeugsteuergerat (nicht in Figur 1 dargestellt) integriert sein.

Zur manuellen Betätigung der Parkbremseneinheit BME durch den Fahrer ist ein Bedienelement BE vorgesehen, welches beispielsweise als elektronische Schaltereinheit ausgebildet ist und im Innenraum eines Fahrzeuges zur manuellen Betätigung der elektromechanischen Parkbremseneinheit PME vorgesehen ist.

Das Bedienelement BE ist beispielsweise über eine direkte o- der indirekte Verbindung an das Steuergerat SG angeschlossen. Mittels des Bedienelementes BE wird vorzugsweise ein elektπ- sches Steuersignal ss erzeugt, welches an das Steuergerat SG übertragen wird. Mit Hilfe einer in der Steuereinheit CU ausgeführten Steuer- und Auswerteroutine SAR kann im Anschluss daran das elektrische Steuersignal ss ausgewertet werden, und zwar beispielsweise die Betätigung des Bedienelementes BE so- wie dessen Betatigungsdauer T ermittelt werden.

An das Steuergerat SG ist ferner zumindest eine Messeinheit ME angeschlossen, über welche zumindest die aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V gemessen und in Form eines Messsignales ms an das Steuergerat SG, insbesondere die Steuereinheit CU übertragen werden kann. Das Messsignal ms kann beispielsweise über eine drahtlose und/oder drahtgebundene Schnittstelle von der Messeinheit ME an die Steuereinheit CU übertragen werden. In einer bevorzugten Ausfuhrungsform wird die von dem Mess- Signal ms abgeleitete aktuelle Fahrzeuggeschwindigkeit V in der Speichereinheit MU zwischengespeichert.

Die Parkbremseneinheit PME ist aus unterschiedlichen mechanischen, elektrischen und/oder elektromechanischen Komponenten aufgebaut. Beispielsweise weist diese zumindest eine Aktuato- reinheit AE zur Erzeugung einer Aktuatorkraft AF und eine Bremsenmechanik BM auf, wobei die Bremsenmechanik BM in einer bevorzugten Ausfuhrungsform zumindest ein Bremsbelagelement BBE, zumindest eine Bremstrommelemheit BTE und beispielsweise eine Hebelmechanik HM zu Verbindung der Bremsenmechanik BM mit der Aktuatoremheit AE aufweist. Anstelle der Hebelmecha- nik HM kann beispielsweise auch ein hydraulisches oder ein spindelartiges Kraftubertragungssystem vorgesehen sein, welche ggf. ein Seilzugsystem aufweisen.

Die von der Aktuatoremheit AE erzeugte Aktuatorkraft AF wird beispielsweise über die Hebelmechanik HM oder über das hydraulische oder spmdelartige Kraftubertragungssystem auf das Bremsbelagelement BBE übertragen, welches mit der Bremstrommeleinheit BTE zur Erzeugung einer Bremskraft F zusammenwirkt. Die Bremstrommeleinheit BTE ist hierbei drehbar um die Drehachse des abzubremsenden Rades gelagert und weist zumindest eine Drehrichtung R auf.

In Figur 2 ist in einer schematischen Schnittdarstellung eine Bremsenmechanik BM mit einem ringförmig ausgebildeten Brems- belagelement BBE, welches in der Bremstrommeleinheit BTE aufgenommen ist, dargestellt.

Mittels der schematisch angedeuteten Hebelmechanik HM wird die von der Aktuatoremheit AE erzeugte Aktuatorkraft AF in einem durch die Hebelmechanik HM vorgegebenen Verhältnis auf das Bremsbelagelement BBE übertragen, wobei hierbei im West ^¬ lichen zwei Falle zu unterscheiden sind.

Die Bremstrommelemheit BTE befindet sich im Stillstand, d.h. das Fahrzeug steht. Abhangig von der erzeugten Aktuatorkraft AF wird somit das Bremsbelagelement BBE über die Hebelmechanik HM mit der Bremstrommelemheit BTE in Reibverbindung gebracht, d.h. die Außen- bzw. Reibflache A des Bremsbelagele-

mentes BBE an die Innenflache der Bremstrommelemheit BTE ge- presst und somit eine Bremskraft F erzeugt. Die Ansteuerung der Aktuatoremheit AE erfolgt hierbei mittels einer in der Steuereinheit CU ausgeführten Steuer- und Auswerteroutine SAR.

Befindet sich die Bremstrommelemheit BTE in Drehung, d.h. das Fahrzeug rollt, so tritt aufgrund der Wirkverbindung zwischen dem Bremsbelagelement BBE und der Bremstrommelemheit BTE ein Selbstverstarkungseffekt auf, d.h. das Bremsbelagele ^¬ ment BBE wird von der in Drehung befindlichen Bremstrommelemheit BTE in Drehrichtung R mitgefuhrt und somit eine tangential zum Reibfläche A des Bremsbelagelementes BBE wirkende Reibkraft RF erzeugt.

Aufgrund der Verbindung der Aktuatoremheit AE und der Hebelmechanik HM ergibt sich eine entgegensetzt zur anliegenden Aktuatorkraft AF wirkende, durch den Selbstverstarkungseffekt der Bremsenmechanik BM hervorgerufene Kraftkomponente A x RF, welche im Wesentlichen dem Produkt aus der Reibkraft RF und der Reibfläche A des Bremsbelagelementes BBE entspricht. Im dynamischen Fall wird aufgrund der erzeugten Kraftkomponente A x RF eine änderung DAF der an der Bremsenmechanik BM anliegenden Aktuatorkraft AF hervorgerufen, welche mittels der Ak- tuatoremheit AE oder zusätzlicher Messsensoren, insbesondere elektronische und/oder mechanische Kraftsensoren detektierbar ist. Durch die Auswertung der änderung DAF der Aktuatorkraft AF ist der aktuelle Bewegungszustand zumindest eines Rades des Fahrzeuges detektierbar.

In Figur 3 ist die in der Steuereinheit CU ausgeführte Steu ^¬ er- und Auswerteroutine SAR anhand eines Ablaufdiagrammes beispielhaft dargestellt, mittels der u.a. der aktuelle Bewegungszustand zumindest eines Rades des Fahrzeuges ermittelt wird.

In einem ersten Schritt Sl wird die manuelle Betätigung des Bedienelementes BE durch den Fahrer ermittelt. Hierbei wird

insbesondere die Betatigungsdauer T des Bedienelementes BE mittels der Steuer- und Auswerteroutine SAR bestimmt, und zwar durch Auswertung des erzeugten Steuersignales ss.

In einem zweiten Schritt S2 wird die ermittelte Betatigungs ^¬ dauer T mit einer vorgegebenen Mindestbestatigungsdauer MT verglichen. Die Mindestbestatigungsdauer MT ist hierbei derart bemessen, dass eine derartig lange Betätigung des Bedienelementes BE durch den Benutzer vorliegt, bei der davon aus- gegangen werden kann, dass der Benutzer ein dynamisches Brem ^¬ sen des Fahrzeuges mittels der elektromechamschen Parkbremseneinheit PME wünscht.

Wird das Bedienelement BE solange betätigt, dass die ermit- telte Betatigungsdauer T die vorgegebene Mindestbestatigungsdauer MT überschreitet, so wird durch die Steuer- und Auswerteroutine in einem dritten Schritt S3 eine an sich aus dem Stand der Technik bekannte dynamische Verzogerungsroutine VR fortgeführt, welche uberlicherweise mit oder im Anschluss an die Betätigung des Bedienelement BE gestartet wird. Durch die dynamische Verzogerungsroutine VR wird nach der Betätigung des Bedienelementes BE die elektromechanische Parkbremsenein ^¬ heit PME langsam angezogen, um den ggf. vorliegenden dynamischen Bremsfall zu berücksichtigen.

Im Anschluss daran erfolgt nach Stillstand des Fahrzeuges in einem vierten Schritt S4 ein statisches Bremsen des Fahrzeu ^¬ ges gemäß einer statischen Verzogerungsroutine SR, und zwar wird die Parkbremsfunktion der elektromechanischen Parkbrem- seneinheit PME aktiviert und nach Abbremsen des Fahrzeuges die Parkbremseneinheit PME verriegelt.

Unterschreitet die Betatigungsdauer T jedoch im zweiten Schritt S2 die vorgegebene Mindestbestatigungsdauer MT, d.h. durch den Fahrer wird das Bedienelement BE nur kurz betätigt, so wird die erfmdungsgemaße Detektionsroutme DR zur Ermittlung des Bewegungszustandes des Fahrzeuges gestartet, und zwar unter der Annahme, dass der Fahrer aufgrund der relativ

kurzen Betätigung des Bedienelementes BE ein statisches Brem ^¬ sen des Fahrzeuges gemäß der statischen Verzogerungsroutme SR wünscht.

Um eine falsche Ansteuerung der elektromechanischen Parkbrem- senemheit PME mittels der statischen Verzogerungsroutme SR zu verhindern, wird zuvor der Bewegungszustand des zumindest einen abzubremsenden Rades des Fahrzeuges ermittelt. Hierzu ist die Detektionsroutme DR vorgesehen, gemäß der in einem fünften Schritt S5 die Aktuatoremheit AE zur Erzeugung zu ^¬ mindest einer vorgegebenen Aktuatorkraft AF und/oder einer Aktuatorkraftfolge (AFF) angesteuert wird. Durch Verwendung einer speziell vorgegebenen Aktuatorkraft AF bzw. einer derartigen Aktuatorkraftfolge AFF wird beispielsweise ein leicht detektierbarer Selbstverstarkungseffekt erzielt und hierdurch eine zuverlässig Ermittlung der Bewegungszustandes des zumindest eines Rades gewährleistet. Insbesondere wird bei Verwendung einer vorgegebenen Aktuatorkraftfolge AFF ein definiertes Kraftmuster erzeugt, welches zuverlässig detektierbar ist.

Wahrend der Betätigung der Bremsenmechanik BM wird in einem sechsten Schritt S6 die durch den Selbstverstarkungseffekt der Bremsenmechanik BM hervorgerufene änderung DAF der Aktua- torkraft AF bzw. der Aktuatorkraftfolge AFF detektiert und in einem siebten Schritt S7 abhangig vom Betrag der änderung DAF der Aktuatorkraft AF bzw. der Aktuatorkraftfolge AFF der Be ^¬ wegungszustand des zumindest einen Rades des Fahrzeuges ermittelt.

Wird durch die Detektionsroutme DR im siebten Schritt S7 keine merkliche änderung DAF der Aktuatorkraft AF detektiert, d.h. unterschreitet die änderung DAF einen oder mehrere vorgegebenen (e) Sollwert (e) SAF, so wird ein statisches Anziehen der Parkbremseneinheit PME gemäß der statischen Verzogerungs ^¬ routme SR bewirkt. Die Parkbremseneinheit PME wird vollständig angezogen und anschließend verriegelt.

überschreitet jedoch im siebten Schritt S7 die ermittelte än ^¬ derung DAF der Aktuatorkraft AF den oder die vorgegebenen Sollwert (e) SAF, so wird in einem achten Schritt S8 die Park- bremsenemheit PME vollständig oder teilweise gelost, voraus- gesetzt das Bedienelement BE wird ebenfalls nicht mehr betä ^¬ tigt.

In einer vorteilhaften Ausbildung wird die ermittelte änderung DAF der Aktuatorkraftfolge AFF mit einer vorgegebenen Sollkraftkennlinie SAFK verglichen, wobei die Sollkraftkenn- linie SAFK beispielsweise in der Speichereinheit MU hinterlegt ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausfuhrungsform wird der Be- trag des zumindest einen vorgegebenen Sollwertes SAF abhangig vom Betrag der aktuell erzeugten Aktuatorkraft AF bzw. die zumindest eine Sollkraftkennlinie SAFK abhangig vom den Betragen der aktuell erzeugten Aktuatorkraftfolge AFF oder von der Betätigung weiterer Fahrzeugbedienelemente beispielsweise des Bremspedals, des Gaspedals, etc. gewählt.

Besonders vorteilhaft kann durch das beschriebene erfindungs- gemaße Verfahren eine sichere und vom Fahrer gewohnte Auswahl der Ansteuerung der elektromechanischen Parkbremseneinheit PME zum statischen oder dynamischen Bremsen auch im Falle einer defekten Geschwmdigkeitsermittlung gewahrleistet werden, und zwar ohne dass der Fahrer die von ihm gewohnten Bedien ^¬ vorschriften andern muss, d.h. der Fahrer kann seinen gewohnten Bedienrhythmus beibehalten. Hierdurch wird der Bedienkom- fort, die Fahrerakzeptanz und die Sicherheit des elektromechanischen Parkbremsensystems EPB erhöht und die Verwendung von elektrischen Parkbremsensystemen EPB in Fahrzeugarchitekturen ermöglicht, welche keine Informationen bzgl . der Fahrzeuggeschwindigkeit V bereitstellen können.

Die Erfindung wurde voranstehend an einem Ausfuhrungsbeispiel beschrieben. Es versteht sich, dass zahlreiche änderungen und

Modifikationen möglich sind, ohne dass der der Erfindung zugrundeliegende Erfindungsgedanke verlassen wird.

Bezugszeichenliste

A Reibfläche

AE Aktuatoremheit

AF Aktuatorkraft

AFF Aktuatorkraftfolge

BBE Bremsbelagelement

BE Bedienelernent

BM Bremsmechanik

BTE Bremstrommelemheit

CU Steuereinheit

DAF änderung (en) der Aktuatorkraft bzw. Aktuatorkraft folge

DR Detektionsroutme

EPB elektromechanisches Parkbremsensystem

F Bremskraft

HM Hebelmechanik

ME Messeinheit ms Messsignal

MT Mmdestbetatigungsdauer

MU Speichereinheit

PME Parkbremseneinheit

RF Reibkraft

S1-S8 erster bis achter Schritt

SAF Sollwert (e)

SAFK Sollkraftkennlinie

SAR Steuer- und Auswerteroutine

SG Steuergerat

SR statische Verzogerungsroutme

SS Steuersignal

T Betatigungsdauer

V Fahrzeuggeschwindigkeit

VR dynamische Verzogerungsroutme