Verfahren zur Steuerung eines elektronisch schlupfregelbaren

Bremssystems für ein Kraftfahrzeug

Gegenstand der Erfindung:

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines elektronisch

schlupfregelbaren Bremssystems für ein Kraftfahrzeug nach den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Stand der Technik:

Bekannte elektronisch schlupfregelbare Bremssysteme von Kraftfahrzeugen weisen eine Betätigungseinrichtung auf, durch welche vom Fahrer des

Kraftfahrzeugs ein Bremswunsch vorgebbar ist. Dieser Bremswunsch wird mit Hilfe von Sensoreinrichtungen erfasst und einem elektronischen Steuergerät zugeführt, welches aus diesen Eingangssignalen eine vom Bremssystem aufzubringende Bremsleistung ermittelt. Diese Bremsleistung wird dann gemeinsam von mehrerer Bremseinrichtungen aufgebracht, welche vom elektronischen Steuergerät getrennt voneinander angesteuert bzw. betätigt werden. Eine erste Bremseinrichtung ist mit einem antreibbaren Druckerzeuger ausgestattet, der Druckmittel unter dem Aufbau eines Bremsdrucks zu einer Radbremse fördert, während eine zweite Bremseinrichtung eine antreibbare elektrische Maschine aufweist, welche dazu in der Lage ist Bewegungsenergie des Kraftfahrzeugs in elektrische Energie zu wandeln. Bei Kraftfahrzeugen, die mit einem Elektromotor als Antriebsaggregat ausgestattet sind, kann hierfür der Elektromotor von einem Antriebsmodus in einen Generatormodus umgeschaltet werden kann. Beide Bremseinrichtungen tragen gemeinsam zur Erzeugung der Bremsleistung bei, wobei die Anteile der einzelnen Bremseinrichtungen an der gesamten Bremsleistung voneinander unabhängig vom elektronischen Steuergerät einstellbar sind. Angestrebt wird möglichst viele Bremsvorgänge rein

generatorisch durchzuführen, da dies den energetischen Wirkungsgrad elektrisch angetriebener Fahrzeuge erhöht und gleichzeitig unvermeidbaren Verschleiß an der druckmittelgesteuerten ersten Bremseinrichtung minimiert.

Bremsvorgänge druckgesteuert durchzuführen kann nachteilig sein, wenn sich der einmal erzeugte Bremsdruck bei einer Bedarfsänderung nicht vollständig abbauen lässt. Ein verbleibender Restbremsdruck in betroffenen Radbremsen wirkt sich in einem Restschleifmoment aus und steht einer Minimierung des Energieverbrauchs eines elektrisch angetriebenen Kraftfahrzeugs entgegen.

Ursächlich für die Entstehung von Restbremsdruck in Radbremsen können beispielsweise während eines Bremsvorgangs auftretende thermische Effekte, Relaxationseffekte an den mit Druck beaufschlagten Komponenten oder ein vergrößertes Lüftspiel der Radbremsen sein.

Ein vollständiger Druckausgleich innerhalb der ersten Bremseinrichtung ist darüber hinaus erschwert, wenn die entsprechende Bremseinrichtung als geschlossenes System ausgebildet ist und damit keine Schnittstelle zur

Atmosphäre aufweist. Mithilfe einer Betätigung des Druckerzeugers kann in geschlossenen Systemen eventueller Restbremsdruck zwar sensorgesteuert abgebaut werden, wegen vorhandener Sensortoleranzen oder wegen einer Erschöpfung des Fördervolumens des Druckerzeugers, was insbesondere bei einem Einsatz einer Plungereinrichtung als Druckerzeuger auftreten kann, ist jedoch ein vollständiger Druckausgleich nicht unter allen Umständen zu gewährleisten.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung nach den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass verbleibende Restschleifmomente in Radbremsen selbsttätig durch das Bremssystem abbaubar sind, ohne dass der Fahrer dies wahrnimmt und ohne dass der bestehende Funktionsumfang des Bremssystems dadurch nachteilig beeinflusst wird. Ein mit der Erfindung ausgestattetes Kraftfahrzeug ist dadurch mit einem besonders guten elektrischen Wirkungsgrad zu betreiben. Die Erfindung ist steuerungstechnisch umsetzbar und mit den ohnehin an einer druckmittelgesteuerten Bremseinrichtung vorhandenen Komponenten und Leitungsverbindungen durchführbar. Es fällt somit kein zusätzlicher Teile-, Bearbeitungs- oder Montageaufwand bei der Herstellung einer solchen

Bremseinrichtung an.

Weitere Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen oder aus der nachfolgenden Beschreibung.

Das vorgeschlagene Verfahren ist insbesondere bei elektronisch

schlupfregelbaren Bremssystemen von Kraftfahrzeugen anwendbar, welche eine druckmittelgesteuerte Bremseinrichtung umfassen, deren Druckerzeuger dazu geeignet ist einen Bremsdruck auf- als auch abbauen zu können. Solche Druckerzeuger sind imstande generatorisch erzeugte Bremsmomente mit druckmittelgesteuerten Bremsmomenten zu verblenden, ohne dass evtl.

Veränderungen der jeweiligen Anteile an der Bremsleistung des Bremssystems durch den Fahrer bzw. die Insassen des Kraftfahrzeugs wahrnehmbar sind. Diesbezüglich eignen sich insbesondere Plungereinrichtungen, bei denen ein Plungerkolben relativ verschiebbar in einem Plungerzylinder aufgenommen ist und bei denen Plungerkolben und Plungerzylinder für eine Änderung des Bremsdrucks von einem Motor gesteuert zu einer translatorischen

Relativbewegung antreibbar sind.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung detailliert erläutert. Die Figur 1 zeigt dazu beispielhaft einen Hydraulikschaltplan einer der Erfindung zugrundeliegenden elektronisch schlupfregelbaren

Fahrzeugbremsanlage, während in der Figur 2 die Erfindung anhand eines Ablaufdiagramms veranschaulicht ist.

Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung Figur 1 zeigt, wie oben erwähnt, einen Hydraulikschaltplan einer der Erfindung beispielhaft zugrundeliegende erste Bremseinrichtung 10 eines elektronisch schlupfregelbaren Bremssystems.

Letzterer zählt an sich zum Stand der Technik und ist beispielsweise aus der

DE 10 2014 222 759 Al bereits bekannt.

Die dargestellte Bremseinrichtung 10 gliedert sich in ein Hydraulikaggregat 12, in daran angeschlossene Radbremsen 14 und in ein ebenso angeschlossenes

Druckmittelreservoir 15. Insgesamt sind vier Radbremsen 14 vorhanden, welche jeweils paarweise über zwei vorhandene Bremskreise 16 und 18 mit Druckmittel versorgt werden.

Jeweils einer der beiden Bremskreise 16; 18 der Bremseinrichtung 10 ist an jeweils eine von insgesamt zwei Druckmittelkammern 20; 22 eines Hauptbremszylinders 24 angeschlossen, welcher beim Ausführungsbeispiel exemplarisch ebenfalls im

Hydraulikaggregat 12 untergebracht ist. Jede der Druckmittelkammern 20; 22 ist wiederum mit dem Druckmittelreservoir 15 verbunden. Der Hauptbremszylinder 24 ist mittels einer Betätigungseinrichtung 26, beispielhaft ausgeführt in Gestalt eines Pedals, vom Fahrer per Muskelkraft betätigbar. Das Pedal ist dazu über eine

Koppelstange 28 mit einem sogenannten Stangenkolben 30 des Hauptbremszylinders 24 verbunden. Über eine Betätigung des Pedals gibt der Fahrer einen Bremswunsch vor. Dieser Bremswunsch manifestiert sich in einem Betätigungsweg der

Koppelstange 28, welcher von einer ersten Sensoreinrichtung 32 erfasst und einem elektronischen Steuergerät 34 der Bremseinrichtung 10 zugeführt wird. Der

Stangenkolben 30 des Hauptbremszylinders 24 folgt der Bewegung der Koppelstange 28. Von einer Stangenkolbenfeder 36, mit welcher der Stangenkolben 30 an einem Schwimmkolben 38 des Hauptbremszylinders 24 abgestützt ist, wird die Verlagerung des Stangenkolbens 30 auf den Schwimmkolben 38 übertragen.

Der dem Stangenkolben 30 zugeordnete Druckraum 20 des Hauptbremszylinders 24 ist über eine von einem Simulatorsteuerventil 40 steuerbare Druckmittelverbindung mit einer Simulatoreinrichtung 42 gekoppelt, in welcher das aus dem Druckraum 20 des Hauptbremszylinders 24 verdrängte Druckmittel im Falle einer Betätigung des Pedals gepuffert wird. Die dem Stangenkolben 30 und die dem Schwimmkolben 38 zugeordneten

Druckkammern 20 und 22 des Hauptbremszylinders 24 sind jeweils steuerbar an einen der Bremskreise 16; 18 angeschlossen. Zur Steuerung der beiden

Druckmittelverbindungen sind elektronisch ansteuerbare Trennventile 44 am

Hydraulikaggregat 12 angeordnet. Im Normalbetrieb der Bremsanlage sind die Trennventile 44 geschlossen und damit der Hauptbremszylinder 24 von den

Bremskreisen 16; 18 abgekoppelt.

Ein zu einem vorgegebenen Bremswunsch proportionaler Bremsdruck wird in den Bremskreisen 16; 18 von einem Druckerzeuger 50 bereitgestellt, welcher parallel zum Hauptbremszylinder 24 mit den Bremskreisen 16; 18 kontaktiert ist. Als Druckerzeuger 50 dient im dargestellten Fall eine Plungereinrichtung, bei welcher ein Plungerkolben 52 von einem ansteuerbaren Motor 54 über ein nachgeschaltetes Getriebe 56 zu einer Linearbewegung relativ zu einem Plungerzylinder 58 angetrieben wird. Dieser Druckerzeuger 50 verdrängt ein Druckmittel aus einem zwischen Plungerzylinder 58 und Plungerkolben 52 eingeschlossenen Plungerarbeitsraum 60 in die Bremskreise 16; 18 und bewirkt darüber eine Bremsdruckänderung.

Dieser Plungerarbeitsraum 60 ist über eine direkt ausgeführte, erste

Versorgungsleitung 62 unmittelbar, sowie über eine von einem Rückschlagventil 64 gesteuerte zweite Versorgungsleitung 66 mittelbar an das Druckmittelreservoir 15 angeschlossen. Das Rückschlagventil 64 ist in der Richtung vom Druckmittelreservoir 15 zum Plungerarbeitsraums 60 durchströmbar und sperrt die entgegengesetzte Strömungsrichtung ab. Weiterhin mündet die mit dem Rückschlagventil 64 versehene zweite Versorgungsleitung 66 in der unmittelbaren Umgebung des geschlossenen Endes des Plungerzylinders 58 in den Plungerarbeitsraum 60 ein, während eine Mündungsstelle der ersten Versorgungsleitung 62 mit axialem Abstand dazu, an einem dem Motor 54 zugewandten Ende am Umfang des Plungerzylinders 58 einmündet. Die Koppelung des Plungerarbeitsraums 60 mit dem Druckmittelreservoir 15 ist mit einer Betätigung der Plungereinrichtung steuerbar bzw. erfolgt in

Abhängigkeit einer Relativposition des Plungerkolbens 52 im Plungerzylinder 58. So gibt der Plungerkolben 52 die Verbindung frei, sobald er vom Motor 54 wenigstens in die Nähe einer Ausgangsstellung verbracht worden ist, wobei sich diese

Ausgangsstellung dadurch auszeichnet, dass der Plungerarbeitsraum 60 dort zumindest näherungsweise sein maximales Volumen aufweist. Der Plungerkolben 52 unterbricht die Verbindung, sobald er einen festlegbaren Betätigungsweg aus dieser Ausgangsstellung in Richtung einer äußeren Umkehrposition, bei welcher der

Plungerarbeitsraum 60 sein Minimalvolumen einnimmt, zurückgelegt hat.

Weiterhin ist die Bremsanlage mit elektronisch ansteuerbaren Plungersteuerventilen 70 bestückt, welche Verbindungen zwischen den Bremskreisen 16; 18 und dem Druckerzeuger 50 steuern.

Jeweils stromabwärts der Plungersteuerventile 70 und der Trennventile 44 weist die Bremseinrichtung 10 noch eine sogenannte Druckmodulationseinrichtung auf. Diese besteht pro Radbremse 14 aus jeweils einem zugeordneten elektronisch

ansteuerbaren Druckaufbauventil 72 und einem ebensolchen Druckabbauventil 74. Druckaufbauventile 72 und Druckabbauventile 74 ermöglichen durch entsprechende elektronische Ansteuerung eine Anpassung des in den einzelnen Radbremsen 14 vorherrschenden Radbremsdrucks an die Schlupfverhältnisse am jeweils

zugeordneten Rad. Eventuell auftretender Schlupf an einem der Räder wird von einem zugeordneten Raddrehzahlsensor 76 anhand einer abnehmenden Raddrehzahl erkannt und durch eine Reduktion des Bremsdrucks minimiert. Dazu wird das jeweilige Druckaufbauventil 72 geschlossen und das Druckabbauventil 74 geöffnet, wobei die Ventilbetätigung durch das elektronische Steuergerät 34 vorgenommen wird.

Zur radindividuellen Regelung des Bremsdrucks ist die Bremseinrichtung 10 mit verschiedenen Sensoreinrichtungen bestückt. Eine erste Sensoreinrichtung 32 erfasst, wie erwähnt, eine Betätigung der Betätigungseinrichtung 26 durch den Fahrer, zweite Sensoreinrichtungen 78 erfassen den Bremsdruck in den jeweils zugeordneten Bremskreisen 16; 18, eine dritte nicht erkennbare Sensoreinrichtung ist vorgesehen um eine Verzögerung oder Beschleunigung des Fahrzeugs zu erfassen. Weitere Sensoreinrichtungen 80; 82 werten, wie oben dargelegt, ein Rotationsverhalten der Räder sowie einen Drehwinkel einer Antriebswelle des Motors 54 des Druckerzeugers 50 aus. Alle Signale der Sensoreinrichtungen 32; 78 - 82 werden dem elektronischen Steuergerät 34 zugeleitet, welches daraus Ansteuersignale an den Motor 54 des Druckerzeugers 50 und an die erläuterten Ventile 40; 44; 70 - 74 ermittelt.

Wie eingangs erläutert ist der oben beschriebenen ersten Bremseinrichtung 10 eine zweite nicht dargestellte Bremseinrichtung nebengeordnet. Die zweite

Bremseinrichtung umfasst eine antreibbare elektrische Maschine, welche Bewegungsenergie des Fahrzeugs in elektrische Energie wandelt. Beide

Bremseinrichtungen erzeugen gemeinsam die Bremsleistung des Bremssystems, wobei die Anteile der jeweiligen Bremseinrichtungen an dieser Bremsleistung zwischen 0% und 100% nahezu beliebig einstellbar ist. Die Einstellung der Anteile bei einem Bremsvorgang wird vom elektronischen Steuergerät 34 vorgenommen, das die Bremseinrichtungen dazu unabhängig voneinander ansteuert bzw. betätigt.

Bei der von Druckmittel betätigten ersten Bremseinrichtung 10 können sich dabei allerdings unter den eingangs genannten Umständen Restbremsdrücke in den Radbremsen 14 einstellen, welche unerwünschte, da effizienzsenkende

Schleifmomente bewirken. Mit ein Grund hierfür ist, dass aufgrund eines

vorausgegangenen Bremsdruckaufbaus durch die Plungereinrichtung der

Plungerkolben 52 und der Plungerzylinder 58 eine Relativposition zueinander einnehmen, bei welcher eine druckmittelleitende Verbindung zwischen den

Radbremsen 14 und dem Druckmittelreservoir 15 unterbrochen ist, so dass kein Druckabbau zur Atmosphäre hin stattfinden kann.

Zum Abbau unerwünschter Schleifmomente schlägt die Erfindung deshalb vor, eine Druckmittelverbindung von der Radbremse 14 über den Druckerzeuger 50 zum Druckmittelreservoir 15 herzustellen bzw. zu öffnen, wenn die gewünschte

Bremsleistung des Bremssystems allein durch die zweite Bremseinrichtung bereitgestellt werden kann. Dieser Zustand ist durch das elektronische Steuergerät 34 feststellbar, indem die aus dem Bremswunsch des Fahrers ermittelbare Bremsleistung mit dem maximalen, von der zweiten Bremseinrichtung lieferbaren Leistungsanteil verglichen wird. Sobald der Anteil der zweiten Bremseinrichtung ausreicht um die gewünschte Bremsleistung aufzubringen, wird der Druckerzeuger 50 bzw. die

Plungereinrichtung der ersten Bremseinrichtung 10 vom elektronischen Steuergerät 34 derart angesteuert, dass der Plungerkolben 52 und der Plungerzylinder 58 eine Relativposition zueinander einnehmen, bei der die Versorgungsleitung 62 der

Plungereinrichtung druckmittelleitend mit dem Plungerarbeitsraum 60 verbunden ist. Die mit dem Plungerarbeitsraum 60 kontaktierten Radbremsen 14 stehen damit über diesen Plungerarbeitsraum 60 und die Versorgungsleitung 62 ebenfalls mit diesem Druckmittelreservoir 15 in Verbindung. Ein evtl, vorherrschender Bremsdruck in den Radbremsen 14 kann nunmehr in das Druckmittelreservoir 15 abgelassen und auf Atmosphärendruck abgebaut werden. Zumindest näherungsweise entspricht die eingestellte Relativposition der Ausgangs- oder Grundstellung der Plungereinrichtung, also derjenigen Stellung bei welcher der Plungerarbeitsraum 60 zumindest annähernd sein maximales Volumen aufweist.

Die Druckmittelverbindung der Radbremse 14 mit dem Plungerarbeitsraum 60 ist wie in der Beschreibung von Figur 1 erwähnt, von elektronisch betätigbaren

Plungersteuerventilen 70 steuerbar. Parallel bzw. zeitgleich zur Ansteuerung der Plungereinrichtung werden deshalb diese Plungersteuerventile 70 vom elektronischen Steuergerät 34 in ihre Durchlassstellung geschalten, um eine von Druckmittel durchströmbare Verbindung von den Radbremsen 14 zum Druckmittelreservoir 15 bereit zu stellen. Diese Druckmittelverbindung kann offen gehalten werden bis dem elektronischen Steuergerät 34 ein neuer Bremswunsch übermittelt worden ist, bei dem zur Erzeugung der gewünschten Bremsleistung eine Beteiligung der ersten

Bremseinrichtung 10 notwendig ist.

Trifft diese Voraussetzung zu, wird vom elektronischen Steuergerät 34 die

Ansteuerung der Plungersteuerventile 70 zurückgenommen, so dass diese in ihre Sperrsteilung zurückkehren und die bislang bestehende Verbindung der Bremskreise 16; 18 bzw. der Radbremsen mit dem Druckmittelreservoir 15 unterbrechen. Die Plungereinrichtung steht dann zumindest näherungsweise mit dem gesamten Volumen ihres Plungerarbeitsraums 60 für den Aufbau eines neuen Bremsdrucks zur

Verfügung.

Es sei explizit darauf hingewiesen, dass mit dem vorgeschlagenen Verfahren unter der Voraussetzung, dass eine dem Bremswunsch entsprechende Bremsleistung allein von der zweiten Bremseinrichtung aufbringbar ist, ein Bremsdruckabbau in den

Radbremsen 14 auf Atmosphärendruck durchführbar ist, währendem eine Betätigung der Betätigungseinrichtung 26 durch den Fahrer zur Vorgabe dieses Bremswunsches stattfindet. In anderen Worten findet ein Druckausgleich in der ersten

Bremseinrichtung während eines ablaufenden Bremsvorgangs statt.

Das erläuterte Verfahren zeigt die Figur 2 nochmals als Ablaufdiagramm.

In einem ersten Schritt 90 erfolgt eine Abfrage nach einer Betätigung der

Betätigungseinrichtung 26. Steht eine solche Betätigung fest, kann in einem

nachfolgenden Schritt 92 anhand der Signale der den Bremsdruck erfassenden Sensoreinrichtungen 78 die vom Bremssystem aufzubringende Bremsleistung ermittelt werden. Mit Schritt 94 wird anschließend daran festgestellt, ob die aufzubringende Bremsleistung allein durch die zweite Bremseinrichtung bereitgestellt werden kann. Falls ja, erfolgt mit Schritt 98a eine elektronische Ansteuerung der ersten

Bremseinrichtung 10 derart, dass zwischen den Radbremsen 14 und dem

Druckmittelreservoir 15 eine durch die Plungereinrichtung und die Versorgungsleitung 62 der Plungereinrichtung verlaufende und von Druckmittel durchströmbare

Verbindung hergestellt wird.

Zur Bereitstellung dieser von Druckmittel durchströmbaren Verbindung, wird die Plungereinrichtung in Richtung ihrer Ausgangsstellung angesteuert. Zeitgleich dazu erfolgt in Schritt 98b eine Ansteuerung der Plungersteuerventile 70 in die

Durchlassstellung. Die dadurch geschaffene von Druckmittel durchströmbare

Verbindung zwischen Radbremse 14 und Druckmittelreservoir 15 kann solange offen gehalten werden bis ein neuerlicher Bremswunsch vorliegt, bei dem zur Erzeugung der gewünschten Bremsleistung ein von der ersten Bremseinrichtung 10 zu erbringender Anteil abgerufen wird. Bis zum Schließen der Druckmittelverbindung kann sich der Bremsdruck der ersten Bremseinrichtung 10 auf den Atmosphärendruck des Druckmittelreservoirs 15 abbauen und ein Restschleifmoment in der Radbremse 14 wird vermieden. Das Verfahren endet im Anschluss an Schritt 100, bei dem die Ansteuerung der Plungersteuerventile 70 derart vorgenommen wird, dass diese Plungersteuerventile 70 in ihre Sperrsteilung zurückkehren und die Verbindung der Radbremse 14 mit dem Druckmittelreservoir 15 für einen erforderlichen nachfolgenden Bremsdruckaufbau durch die erste Bremseinrichtung 10 unterbrechen.

Selbstverständlich sind Änderungen oder Ergänzungen gegenüber dem erläuterten Ausführungsbeispiel denkbar, ohne von dem mit dem unabhängigen Anspruch beanspruchten Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.