DE102004044599B4

DE102004044599B4 - Verfahren für die Regelung eines Bremssystems eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102004044599B4
Application number: DE102004044599.0A
Authority: DE
Inventors: Dr. Albrichsfeld von Albrich
Original assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2025-01-30
Anticipated expiration: 2024-09-14
Also published as: DE102004044599A1

Abstract

Verfahren für die Regelung eines Bremssystems (1) eines Kraftfahrzeuges, das eine elektrisch-regenerative Bremse, und eine Anzahl von einem Bremsdruckerzeugungsmittel über ein Bremsmittel (B) angetriebene hydraulische Reibbremsen (2) aufweist, dessen Gesamtverzögerung sich aus Verzögerungsanteilen der Reibbremsen (2) und der elektrisch-regenerativen Bremse zusammensetzt, wobei beim Nachlassen von Bremsmoment der elektrisch regenerativen Bremse die gewünschte Gesamtverzögerung zumindest teilweise aufrecht erhalten wird, indem zusätzlicher Bremsdruckaufbau für die Reibbremsen (2) mit einem weiteren hilfskraftunterstützten Bremsdruckerzeugungsmittel erfolgt, wobei das Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse auf einem vorgegebenen Maximalwert begrenzt wird und wobei das Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse derart begrenzt wird, dass die Änderung des Verzögerungsanteils der elektrisch-regenerativen Bremse bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Maximalwert nicht übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert für die elektrisch-regenerativen Bremse derart vorgegeben wird, dass der durch diesen erreichbare Verzögerungsbeitrag etwa 0,1g, vorzugsweise etwa 0,07 g, nicht überschreitet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren für die Regelung eines Bremssystems, insbesondere für die Regelung eines regenerativen Bremssystems mit einer Anzahl von Reibbremsen und einer elektrisch-regenerativen Bremse für ein Kraftfahrzeug.
Der Zweck von regenerativen Bremssystemen bei Kraftfahrzeugen besteht darin, zumindest einen Teil der beim Bremsen aufgebrachten Energie im Fahrzeug zu speichern und für den Antrieb des Fahrzeuges wiederzuverwenden. Dadurch kann der Energieverbrauch des Fahrzeuges insgesamt gesenkt, der Wirkungsgrad erhöht und der Betrieb damit wirtschaftlicher gestaltet werden. Kraftfahrzeuge mit einem regenerativen Bremssystem weisen dazu in der Regel verschiedene Arten von Bremsen auf, die auch Bremsaktuatoren genannt werden.
Dabei werden in der Regel hydraulische Reibbremsen, wie sie aus gewöhnlichen Kraftfahrzeugen bekannt sind, und eine elektrisch-regenerative Bremse eingesetzt. Der Bremsdruck für die Reibbremsen wird wie bei konventionellen Reibbremsen über ein Bremsdruckerzeugungsmittel bzw. über die Bremspedalbewegung aufgebracht. Die elektrisch-regenerative Bremse ist in der Regel als elektrischer Generator ausgebildet über den zumindest ein Teil der gesamten Bremsleistung aufgebracht wird. Die gewonnene elektrische Energie wird in ein Speichermedium wie beispielsweise eine Bordbatterie ein- bzw. zurückgespeist und für den Antrieb des Kraftfahrzeuges über einen geeigneten Antrieb wiederverwendet.
Allgemein können regenerative Bremssysteme als sogenannte serielle regenerative Konzepte ausgeführt werden, bei denen der Anteil des Bremsmomentes, der vom Generator aufgebracht wird, möglichst hoch ist. Dagegen sind auch parallele und sogenannte Schleppmoment-basierte regenerative Konzepte bekannt, bei denen das Bremsmoment auf die Bremsaktuatoren in vorbestimmten Verhältnissen aufgeteilt wird. Weiterhin sind Mischkonzepte dieser Bremskonzepte bekannt. Allen Systemen gemeinsam ist, dass zumindest in einigen Bereichen des aufzubringenden Bremsmomentes mit mehreren Bremsaktuatoren gleichzeitig gebremst wird, so dass sich die Gesamtverzögerung aus den Verzögerungsanteilen der Bremsaktuatoren zusammensetzt.
Die Aufteilung der Bremsenergie in Anteile der Reibbremsen und in Anteile des elektrischen Generators ist, insbesondere bei seriellen Konzepten, in der Regel vom Sollbremsmoment, dem Ladezustand der Batterie und besonders dem Betriebsbereich und anderen speziellen Eigenschaften des Generators abhängig. Bei regenerativen Bremssystemen wird der Bremsdruck wegen der Bremsenergieaufteilung daher zumindest teilweise unabhängig vom hydraulischen Einfluss des Bremspedals aufgebaut.
Aus der EP 1327556 A1 ist bekannt bei einer Bremsanlage mit Reibbremse und regenerativer Bremse eine Aufteilung des Bremsmoments in einen niederfrequenten Teil und einen hochfrequenten Teil vorzunehmen. Der hochfrequente Teil wird dabei von der Antriebseinheit als regenerativer Bremse angefordert. Der Niederfrequent Teil entweder von regenerativer Bremse oder hydraulischer Bremse.
Bei konventionellen Bremssystemen dagegen, die nur eine Reibbremse aufweisen, wird der hydraulische Bremsdruck in Abhängigkeit der Stellung des Bremspedals aufgebaut. Dabei wird über die Stellung des Bremspedals mit oder ohne Hilfsenergie der Druck eines Bremsmittels aufgebaut, das von der Reibbremse aufgenommen wird. Die Pedalstellung korrespondiert also dabei mit dem Bremsverhalten des Kraftfahrzeuges. Ausnahmen können die Einsätze von elektronischen Sicherheitssystemen wie beispielsweise eines elektrischen Stabilitätsprogrammes (ESP) sein, die Einrichtungen zum selbständigen Bremsdruckaufbau, unabhängig von der Bremspedalsstellung, umfassen können.
Im Vergleich zu diesem konventionellen Bremsverhalten ist beim Bremsverhalten eines regenerativen Bremssystems, bestehend aus der Kombination einer elektrisch regenerativen Bremse und einer konventionellen, hydraulisch betätigten Reibungsbremse, nachteilig, dass die Stellung des Bremspedals nicht notwendigerweise mit dem Bremsverhalten des Kraftfahrzeuges korrespondiert. So kann beispielsweise während einer Erhöhung der Bremsverzögerung die Stellung des Bremspedals konstant bleiben, was für den Fahrer ein sehr ungewohntes Bremsgefühl darstellt, so dass sich nur ein ungenügender Bremskomfort einstellt.
Als Lösung für dieses Problem können sogenannte „brake-by-wire“- Systeme eingesetzt werden. Bei diesen Bremssystemen wird mit elektronischen Sensoren der Bremswunsch des Fahrers am Bremspedal erfasst. Dabei wird über elektronisch angesteuerte Ventile Bremsmittel von einem Hochdruckspeicher zu den Reibbremsen geleitet. Der Hochdruckspeicher wird dabei von einem Motorpumpenaggregat mit Bremsmittel befüllt und mit dem entsprechenden Druck beaufschlagt. Bei derartigen „brake-by-wire“- Systemen wird in der Regel der benötigte Bremsdruck an den Reibbremsen mit Ausnahme von einem Ausfall von Systemkomponenten ausschließlich von dem Hochdruckspeicher aufgebracht, so dass das Bremspedal prinzipbedingt von den Reibbremsen entkoppelt ist, da die Steuerung bzw. die Bremsmittelabgabe an die Reibbremsen elektronisch geregelt und gesteuert wird. Durch die Entkopplung des Bremspedals von den Reibbremsen kann eine für ein regeneratives Bremssystem geeignete Pedalsteuerung in das Bremssystem integriert werden, so dass sich ein annehmbares Bremspedalgefühl einstellt. Allerdings sind „brake-by-wire“-Systeme wie z.B. die elektronische Bremse (EHB) oder elektromechanische Bremse (EMB) sehr kostenintensiv und nur mit einem erhöhten Aufwand realisierbar.
Deshalb kann in einem alternativen Bremssystem zur Herstellung eines annehmbaren Pedalgefühls bei einem regenerativen Bremssystem vorgesehen sein, Bremsmittel beim Bremsen mit einer elektrisch-regenerativen Bremse in einen Druckspeicher, insbesondere einen Niederdruckspeicher, abzuleiten. Dadurch wird ein zusätzliches Bremsen der Reibbremsen simuliert, um ein dem Fahrverhalten entsprechende Pedalbewegung bzw. Pedalkraft zu erhalten.
Ein derartiges Bremssystem kann gesteuert werden, indem man es über eine elektronische Regeleinheit über elektrisch steuerbare Hydraulikventile entsprechend regelt. Neben geeigneten Niederdruckspeichern wird dabei auch ein weiteres Druckerzeugungsmittel, wie beispielsweise ein Motorpumpenaggregat, eingesetzt, um den Pedaldruck entsprechend aufzubauen bzw. einzuregeln und um Bremsmittel vom Niederdruckspeicher über geeignete Hydraulikleitungen zu den Reibbremsen zu befördern. Das Bremssystem wird dabei mit vorgegebenen Regelprozessen geregelt, wobei der Bremsmitteldruck der Reibbremsen sowie die Stellung und der Druck des Bremspedals als Regelgrößen verwendet werden. Dabei wird die Hydraulikeinheit des Bremssystem im Gegensatz zu einem „brake-by-wire“- System bewusst zum Bremspedal gekoppelt gehalten, um dieses entsprechend dem Verzögerungswunsch und der realisierten Verzögerung einregeln zu können.
Für eine hohe Systemdynamik sind in einer weiteren Ausgestaltung des oben beschriebenen Bremssystems eine Anzahl von Hochdruckspeicher im Hydrauliksystem vorgesehen, um bei einer starken Bremsmomentanforderungserhöhung, wie beispielsweise beim sogenannten „Nachtreten“, der höheren Bremswunschanforderung mit ausreichender Geschwindigkeit nachkommen zu können. Ähnliches gilt für Situationen, in denen der Fahrer das Bremspedal schnell löst, wodurch sich eine plötzliche Verringerung der aktuellen Bremsdruckanforderung ergibt. Bei einer derartigen Situation wird das Bremspedal über die Hochdruckspeicher in seine ursprüngliche Situation zurückgedrückt.
Um Druckpulsationen auf der Niederdruckseite von Motorpumpenaggregaten zu glätten kann das Bremssystem außerdem noch eine Anzahl von zusätzlichen Niederdruckspeichern aufweisen, die dämpfend wirken.
Problematisch an dem oben beschriebenen Bremssystem ist, das sich zwar eine hohe Systemdynamik mit einem annehmbaren Pedalgefühl erreichen lässt, das System jedoch eine sehr hohe Komplexität aufweist. Dies führt dazu, dass sich insbesondere die Regelung des Bremssystems kompliziert gestaltet, und beispielsweise regelungstechnisch problematische Regelungsübergänge auftreten können.
Das Bremssystem ist aufgrund der hohen Komplexizität bzw. der zahlreichen Systemkomponenten, wie insbesondere der zusätzlichen Hoch- und Niederdruckspeicher, vergleichsweise kostenintensiv und weist daher ein ungünstiges Kosten-Nutzen-Verhältnis auf, so dass ein Einsatz in größeren Stückzahlen bisher nicht verwirklicht wird.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde ein regeneratives Bremssystem und ein Verfahren für die Regelung eines Bremssystems anzugeben, das bei einem hohen Bremskomfort und einer hohe Systemdynamik insbesondere ein günstiges Kosten-Nutzenverhältnis aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem bei einem Bremssystem eines Kraftfahrzeuges, das eine elektrisch-regenerative Bremse, insbesondere einen Generator und eine Anzahl von einem Bremsdruckerzeugungsmittel über ein Bremsmittel angetriebene hydraulische Reibbremsen aufweist, dessen Gesamtverzögerung sich aus Verzögerungsanteilen der Reibbremsen und der elektrisch-regenerativen Bremse zusammensetzt, beim Nachlassen von Bremsmoment der elektrisch regenerativen Bremse die gewünschte Gesamtverzögerung zumindest teilweise aufrecht erhalten wird, indem zusätzlicher Bremsdruckaufbau für die Reibbremsen mit einem weiteren hilfskraftunterstützten Bremsdruckerzeugungsmittel erfolgt.
Die Erfindung geht dabei von der Überlegung aus, dass wenn von der Prämisse eines seriellen regenerativen Konzeptes abgewichen wird, sich die Anforderungen für das Bremssystem wesentlich verringern. Dies führt prinzipiell zu geringeren Kosten des Bremssystems und damit zu einem günstigeren Kosten-Nutzen-Verhältnis. Denkbar ist dafür ein paralleles, ein Schleppmoment basiertes oder eine Mischform dieser Bremssysteme. Bei diesen Bremssystemen lässt sich zwar keine optimale Bremsenergierückgewinnung erreichen, dafür sind aber auch weniger Systemkomponenten und Regelprozesse notwendig.
So ist das Bremsverhalten, insbesondere das Bremspedalgefühl bei nicht seriellen regenerativen Bremssystemen über den größten Teil des Verzögerungsbereichs unproblematisch. Lediglich bei geringen Geschwindigkeiten, insbesondere bei Geschwindigkeiten unter etwa 15 km/h ist ein starker Bremsmomentabfall der elektrisch-regenerativen Bremse problematisch. Um in diesem Geschwindigkeitsbereich die gleiche Verzögerung wie bei der bis dahin erfolgten Bremsung zu erzielen, müsste der Fahrer abrupt nachtreten, was bei sogenannten Zielbremsungen sehr störend ist und sich sicherheitskritisch auswirkt.
Um in diesem Geschwindigkeitsbereich das abfallende Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse zu kompensieren wird zusätzlicher Bremsdruck erfindungsgemäß über ein weiteres hilfskraftunterstütztes Bremsdruckerzeugungsmittel für die Reibbremsen aufgebracht. Das nachlassende Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse wird also von einem stärkeren Bremsmoment der Reibbremsen kompensiert, wobei der dafür nötige zusätzliche Bremsdruck von dem weiteren Bremsdruckerzeugungsmittel aufgebracht wird.
Für ein einfaches Verfahren und kostengünstiges Bremssystem wird vorteilhafterweise zusätzlicher Bremsdruck für die Reibbremsen lediglich bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer Maximalgeschwindigkeit aufgebaut. Das heißt, dass in anderen bzw. höheren Geschwindigkeitsbereichen das Bremssystem im wesentlichen ungeregelt sein kann, bzw. keine zusätzlichen Regelungen stattfinden.
Dabei wird diese Maximalgeschwindigkeit an einer Grenze festgesetzt, ab dem das Bremsmoment und die Bremsleistung der elektrisch-regenerativen Bremse besonders stark nachlässt, vorzugsweise bei einer Maximalgeschwindigkeit von etwa 15 km/h.
Das für die Bremsdruckerhöhung der Reibbremsen notwendige Bremsmittel wird von dem hilfskraftunterstützenden Bremsdruckerzeugungsmittel zweckmäßigerweise in die zu den Reibbremsen führenden Hydraulikleitungen befördert. Das benötigte Bremsmittel kann dabei in einem Vorratsbehälter des eigentlichen Bremsdruckerzeugungsmittels vorgehalten werden.
Um zu verhindern, dass sich diese Druckerhöhung auf das Bremsdruckerzeugungsmittel, welches mit einem Bremspedal verbunden ist, auswirkt, wird die hydraulische Verbindung zwischen dem eigentlichen Bremsdruckerzeugungsmittel und einer Reibbremse, zweckmäßigerweise während ein zusätzlicher Bremsdruckaufbau für die Reibbremsen mit einem weiteren hilfskraftunterstützten Bremsdruckerzeugungsmittel erfolgt, gedrosselt. Dies kann über ein drosselbares Hydraulikventil erfolgen.
Um nach einem Bremsvorgang das Bremsgefühl wieder über die Reibbremsen darstellen zu können, wird vorzugsweise nach einem Bremsvorgang durch das gesteuerte Öffnen eines Hydraulikventils ein Druckausgleich zwischen einer Hydraulikleitung, die zu einer Reibbremse führt, und einem Druckerzeugungsmittel durchgeführt. Dabei kann ein Ventil für einen Druckausgleich zunächst langsam geöffnet werden und dann für einen weiteren Bremsvorgang auch geöffnet bleiben.
Um das Bremsgefühl beim gleichzeitigen Bremsen mit einer elektrisch-regenerativen Bremse und den Reibbremsen nicht zu stark vom tatsächlichen Bremsverhalten bzw. der Kraftfahrzeugverzögerung, durch das im Geschwindigkeitsverlauf variierende Bremsmoment der elektrisch regenerativen Bremse zu entkoppeln, wird erfindungsgemäß das Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse auf einem vorgegebenen Maximalwert begrenzt. Dabei werden insbesondere die Leistungs- und Bremsmomentspitzen der elektrisch-regenerativen Bremse herausgefiltert. Je nach Ladezustand der Bordbatterie, in die die von der elektrisch-regenerativen Bremse erzeugte Energie gespeichert wird, wird das begrenzende vorgegebene maximale Bremsmoment bei unterschiedlichen Kraftfahrzeuggeschwindigkeiten erreicht.
Für eine geeignete Bremsmomentbeschränkung der elektrisch regenerativen Bremse wird der Maximalwert für die elektrisch-regenerativen Bremse erfindungsgemäß derart vorgegeben, dass der durch diese erreichbare Verzögerungsbeitrag etwa 0,1g bevorzugt 0,07 g nicht überschreitet.
Um zu verhindern, dass bei einer Erreichung des vorgegebenen maximalen Bremsmomentes der elektrisch regenerativen Bremse kein zu abrupte Verzögerungsveränderung auf den vorgegebenen Maximalwert eintritt, wird der elektrisch-regenerativen Bremse vorzugsweise eine Glättungsfunktion vorgegeben, wenn sich ihr Bremsmoment dem oben genannten Maximalwert annähert.
Damit das im Geschwindigkeitsverlauf variierende Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse bzw. der durch das veränderliche Bremsmoment eintretende variierende Verzögerungsanteil nicht derart stark ist, dass sich die Veränderung bezüglich des Bremsgefühls im Verlauf zu stark negativ auswirkt, wird das Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse vorzugsweise derart begrenzt, dass die Änderung des Verzögerungsanteils der elektrisch-regenerativen Bremse bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Maximalwert nicht übersteigt. Mathematisch entspricht dies der Vorgabe einer maximalen Ableitung für den Bremsmomentverlaufs der elektrisch regenerativen Bremse nach der Geschwindigkeit oder der Zeit.
In zusätzlicher oder alternativer vorteilhafter Ausgestaltung kann die Glättung dabei auch derart vorgesehen sein, dass nicht nur die Änderung des Verzögerungsanteils der elektrisch-regenerativen Bremse, sondern auch die Änderung dieser Änderung bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Maximalwert nicht übersteigt. Dabei wird somit nicht nur die erste, sondern auch die zweite Ableitung des Bremsmomentverlaufs nach der Fahrzeuggeschwindigkeit oder nach der Zeit begrenzt gehalten.
Für die Regelung des Bremssystem weist dieses neben den bereits beschriebenen Komponenten vorteilhafterweise eine Hydraulikeinheit mit steuerbaren Hydraulikventilen und Hydraulikleitungen auf, die die Komponenten des Bremssystems miteinander verbinden, wobei das Bremssystem vorteilhafterweise mit der Regeleinheit über die steuerbaren Hydraulikventile regelbar ist.
Für eine exakte Bestimmung des Bremswunsches wird ein Sollbremsmoment oder ein Sollbremsdruck über das Bremspedal des Bremssystems ermittelt. Dazu weist das Bremspedal vorzugsweise einen Pedalweggeber und/oder einen Drucksensor auf, der in der zum Druckerzeugungsmittel bzw. dem Bremspedal führenden Hydraulikleitung positioniert ist. Der Drucksensor und der Pedalweggeber können dabei für eine hohe Betriebssicherheit vorteilhafterweise redundant ausgeführt sein. Aus einer Ermittlung der Position des Bremspedals, die über den Weggeber erfolgt, und dem anliegenden Bremspedaldruck, der sich über die Drucksensoren ergibt, lässt sich das Sollbremsmoment oder der Sollbremsdruck ermitteln.
Um die vorgesehenen Druckerzeugungsprozesse mit den Bremsdruckerzeugungsmitteln aufbringen zu können, ist zweckmäßigerweise das eine Bremsdruckerzeugungsmittel ein mit Hilfskraft betriebener Hauptbremszylinder, insbesondere Tandemhauptzylinder und das weitere Druckerzeugungsmittel eine elektrisch ansteuerbar Hydraulikpumpe.
Um den für einen Bremsvorgang und insbesondere für die Regelung dieses den Bremsdruck des Bremsmittels an den Reibbremsen erfassen zu können, ist vorteilhafterweise in einer Anzahl zu den Reibbremsen führenden Hydraulikleitungen ein Drucksensor zur Messung des Drucks eines Bremsmittels positioniert. Über die Erfassung des Bremsmitteldrucks kann der benötigte zusätzliche Bremsdruck berechnet und eingeregelt werden.
Dazu können die elektrisch steuerbaren Hydraulikventile vorzugsweise derart angesteuert werden, dass eine Druckregelung über ein Hydraulikventil vorgenommen werden kann.
Für eine hohe Betriebssicherheit ist einem weiteren Druckerzeugungsmittel zweckmäßigerweise ausgangs- oder eingangsseitig ein Rückschlagventil zugeordnet, das lediglich in Bremsmittelförderrichtung des Druckerzeugungsmittels von Bremsmittel durchströmt werden kann. Bei einem Ausfall des weiteren Bremsdruckerzeugungsmittels entsteht kein Bremsmitteldruckverlust in den Hydraulikleitungen der Reibbremsen und das Bremssystem kann weiter betrieben werden.
Durch die zusätzliche, mit dem Absperrventil versehene Hydraulikleitung ist eine weitere direkte Verbindung der aktiven Komponenten des Bremssystems mit dem Bremsmittelreservoir hergestellt. Bei Versagen einzelner Komponenten und insbesondere des zusätzlichen Absperrventils oder des diesem vorgeschalteten Rückschlagventils könnten somit Undichtigkeiten und unerwünschter Medienrückfluss eintreten. Um dies wirksam zu unterbinden, ist vorzugsweise beim Betrieb des Bremssystems die regelmäßige Durchführung von Prüfzyklen zur Feststellung eventuell vorliegender oder sich anbahnender Undichtigkeiten vorgesehen.
Die Durchführung eines derartigen Prüfzyklus erfolgt vorzugsweise nur bei Nichtvorliegen eines Fahrerwunsches an das Bremssystem, so dass keine Beeinträchtigung des Fahrgefühls eintreten kann. Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Durchführung eines derartigen Prüfzyklus, ohne dass ein aktiver Eingriff oder Start durch den Fahrer notwendig wäre, automatisiert und vorteilhafterweise in einer globalen Prüfphase für das Kraftfahrzeug, vorzugsweise vor Fahrtantritt (so genannter „Pre Drive Check“) oder nach Fahrtbeendigung (so genannter „Post Drive Check“).
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere in der Möglichkeit, ein regeneratives Bremssystem mit einer hohen Systemdynamik und einem dem Verzögerungsverhalten entsprechenden Pedalgefühl zur Verfügung zu stellen, das einen einfachen Aufbau mit wenigen Systemkomponenten aufweist. Bedingt durch den einfachen Aufbau sind auch die notwendigen Regelungsprozesse vergleichsweise einfach und ohne das Auftreten von Regelproblemen durchführbar. Das Bremssystem ist daher vergleichsweise kostengünstig, so dass es ein akzeptables Kosten-Nutzen-Verhältnis aufweist.
Ein Ausführungsbeispiel wird anhand einer Zeichnung erläutert. Darin zeigen:

1 das Prinzipschaltbild eines Bremssystems und
2 ein Beispiel für den Bremsmomentverlauf eines elektrischen Generators des Bremssystems nach 1 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit eines Kraftfahrzeuges.

In 1 ist ein Prinzipschaltplan eines Bremssystems 1 für ein Kraftfahrzeug dargestellt. Bei dem Bremssystem 1 handelt es sich um ein regeneratives Bremssystem 1, das neben den vier Reibbremsen 2 auch einen elektrischen Generator 4 zur Erzeugung von elektrischer Energie aufweist, die in einer nicht näher dargestellten Bordbatterie zum Antrieb des Kraftfahrzeugs gespeichert wird. Das Bremssystem 1 ist dabei als nicht serielles Bremssystem 1 ausgelegt, so dass nicht der maximal mögliche Anteil von Bremsmoment über den Generator 4 aufgebracht wird. Dafür kann das Bremssystem 1 vergleichsweise einfach ausgelegt werden, was im folgenden beschrieben wird.
Um das Hauptbremsmoment für die Reibbremsen 2 aufzubringen, ist das Bremssystem 1 mit einem Bremskraftverstärker versehen, der als Tandemhauptzylinder 8 mit Hilfskraft ausgelegt ist und mit einem Bremspedal 6 verbunden ist. Dabei wird der vom Tandemhauptzylinder 8 aufgebrachte Bremsdruck über Hydraulikleitungen 10 mit einem Bremsmittel B an die Reibbremsen 2 weitergegeben.
Um das Bremssystem 1 insbesondere für ein möglichst komfortables Bremsgefühl und für übliche Fahrstabilitätsfunktionen entsprechend zu regeln, weist es eine elektronische Regeleinheit 28 auf, mit der sich das Bremssystem 1 und insbesondere das Hydrauliksystem des Bremssystems 1 über geeignete, elektronisch steuerbare Hydraulikventile einregeln lässt. Die Ventile 14 und 16 sind danach bezeichnet, ob sie stromlos - also ohne elektrische Ansteuerung - geöffnet oder geschlossen sind. Das SO-Ventil 14 ist stromlos geöffnet und das SG-Ventil 16 stromlos geschlossen. Das EU-Ventil 18 entspricht einem elektronischen Umschaltventil.
Im folgenden wird der Ablauf eines Bremsvorgangs anhand von 1 näher erläutert, wobei dies lediglich an einem Teil des Bremssystems 1 an jeweils einer Reibbremse 2 mit den zugehörigen Systemkomponenten vorgenommen wird. Die Systemkomponenten der anderen Reibbremsen 2 funktionieren entsprechend. Als Eingangs- und Steuergrößen für die Regelung des Bremssystems dienen das Sollbremsmoment und der Bremsmitteldruck an den Reibbremsen 2. Wie sich aus 1 erkennen lässt, wird zunächst über einen Weggeber 24, der am Bremspedal 6 positioniert ist, und einen Drucksensor 26, der sich an der zum Tandemhauptzylinder 8 führenden Hydraulikleitung 10 befindet, das Sollbremsmoment über die elektronische Regeleinheit 28 bestimmt. Der Bremsmitteldruck an den Reibbremsen 2 ergibt sich über einen Drucksensor 26, der in einer Hydraulikleitung einer Reibbremse 2 positioniert ist.
In 2 ist in Linie 1 der Bremsmomentverlauf eines Generators 4 bei einem Bremsvorgang aus 130 km/h dargestellt. Der Verzögerungsanteil bzw. das Bremsmoment der gleichzeitig zum Generator wirkenden Reibbremsen 2 ist in der Figur nicht dargestellt. Bei dem Generator 4 handelt es sich um einen Asynchrongenerator, der eine Charakteristik der gezeigten Art ausweist. Das bei dem Bremsvorgang bei hinreichend entladener Bordbatterie theoretisch erreichbare Bremsmoment dieses Generators 4 ist in Linie 2 dargestellt und die dabei theoretisch erreichbare Generatorleistung ist in Linie 3 aufgezeigt. Die Veränderung des Generatorbremsmomentes tritt durch die Drehzahlveränderung bei der Geschwindigkeitsreduzierung des Kraftfahrzeuges ein und fällt unabhängig vom Ladezustand der Bordbatterie unterhalb einer Geschwindigkeit von etwa 15 km/h auf null zurück.
Um bei diesem Bremsvorgang einen möglichst hohen Bremskomfort zu erhalten und das Pedalgefühl nicht zu stark vom tatsächlichen Verzögerungsverhalten zu entkoppeln, wird das Generatorbremsmoment auf ein maximales Bremsmoment begrenzt, das einer anteiligen Generatorverzögerung von 0,07 g entspricht, wie aus Linie 1 hervorgeht. Damit sich die Veränderung des Bremsmomentes bzw. der durch dieses erreichte Verzögerungsanteil nicht zu stark während der Verzögerung des Kraftfahrzeuges ändert, was sich negativ auf den Bremskomfort auswirken würde, wird das Generatorbremsmoment derart begrenzt, dass die Änderung des Verzögerungsanteils der Generators bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Maximalwert nicht übersteigt. Linie 1 wird dabei durch eine maximale Steigung begrenzt.
Außerdem nähert sich das Generatorbremsmoment mit einer Glättungsfunktion dem maximalen Bremsmoment, der 0,07 g entspricht, langsam an, so dass sich ein fließender Übergang zum maximalen Bremsmoment des Generators 4 einstellt.
Bei Beginn des Bremsvorgangs wird bei 130 km/h zunächst bei einer Sollbremsmomenterhöhung Bremsmittel B über das Bremspedal 6 bzw. den Tandemhauptzylinder 8 über das geöffnete ASR Ventil 20 und das geöffnete SO-Ventil 14 in die Hydraulikleitung 10 der Reibbremse 2 gegeben.
Wenn das Kraftfahrzeug bis auf 25 km/h abgebremst ist, wird das Bremsmoment des Generators 4 langsam reduziert, um den abrupten Rückgang des Generatorbremsmoments bei 15 km/h abzumildern bzw. einen gleitenden Übergang zu erhalten. Gleichzeitig wird das gesamte Bremsmoment auf die Reibbremsen 2 verlagert. Dazu wird über ein zusätzliches Absperrventil 21, das in eine direkt mit dem Bremsmittelvorratsbehälter verbundene Hydraulikleitung 10 geschaltet ist, mit der in diesem Fall als Motorpumpenaggregat vorgesehenen, als zusätzliches Bremsdruckerzeugungsmittel wirkenden Hydraulikpumpe 22 zusätzliches Bremsmittel B aus dem Vorratsbehälter des Tandemhauptzylinders 8 in die Hydraulikleitung 10 einer Reibbremse 2 gepumpt. Damit dabei keine zu starke Rückwirkung auf das Bremspedal 6 auftritt bzw. dieses nicht zurückgedrückt wird, wird das ASR-Ventil 20 vorrübergehend gedrosselt oder geschlossen gehalten.
Das zusätzliche Absperrventil 21 ist durch ein zu ihm in der Hydraulikleitung 10 in Reihe geschaltetes Rückschlagventil 40 abgesichert.
Bei Kraftfahrzeugstillstand oder auch bereits vorher wird das ASR-Ventil 20 geregelt geöffnet, um einen Druckausgleich zwischen dem Reibbremsendruck und dem Druck des Tandemhauptzylinders 8 wieder herzustellen, wobei das ASR-Ventil 20 gedrosselt geöffnet wird. Bei Beendigung des Bremsvorgangs wird das Bremspedal 6 in seine Ausgangsposition zurückgedrückt und überflüssiges Bremsmittel B in den Vorratsbehälter des Tandemhauptzylinders 8 zurückgeleitet.
Das Bremssystem 1 ist für eine besonders hohe betriebliche Sicherheit ausgelegt. Dabei ist insbesondere der Erkenntnis Rechnung getragen, dass durch die zusätzliche, mit dem Absperrventil 21 versehene Hydraulikleitung 10 eine weitere direkte Verbindung der aktiven Komponenten des Bremssystems 1 mit dem Bremsmittelreservoir hergestellt ist, so dass bei Versagen einzelner Komponenten und insbesondere des Absperrventils 21 oder des diesem vorgeschalteten Rückschlagventils 40 Undichtigkeiten und unerwünschter Medienrückfluss eintreten könnte. Um dies wirksam zu unterbinden, ist vorzugsweise beim Betrieb des Bremssystems 1 die regelmäßige Durchführung von Prüfzyklen zur Feststellung eventuell vorliegender oder sich anbahnender Undichtigkeiten vorgesehen.
Die Durchführung eines derartigen Prüfzyklus erfolgt vorzugsweise nur bei Nichtvorliegen eines Fahrerwunsches an das Bremssystem 1, so dass keine Beeinträchtigung des Fahrgefühls eintreten kann. Alternativ oder zusätzlich erfolgt die Durchführung eines derartigen Prüfzyklus, ohne dass ein aktiver Eingriff oder Start durch den Fahrer notwendig wäre, automatisiert und vorteilhafterweise in einer globalen Prüfphase für das Kraftfahrzeug, vorzugsweise vor Fahrtantritt (so genannter „Pre Drive Check“) oder nach Fahrtbeendigung (so genannter „Post Drive Check“).
Bei der Durchführung eines derartigen Prüfzyklus wird zunächst ein Zustand hergestellt, bei dem die Hydraulikpumpe 22 nicht mit Bremsmittel B bespeist und daher nicht in der Lage sein sollte, Bremsdruck auf den Reibbremsen 2 aufzubauen. Dazu werden die Zuleitungen zum Druckerzeugungsmittel oder zur Hydraulikpumpe 22 durch Betätigen der entsprechenden Ventile geschlossen. Zur vollständigen eingangsseitigen Entkopplung vom Bremsmittelreservoir wird zudem das ASR-Ventil 20 geschlossen. Anschließend wird die Hydraulikpumpe 22 angesteuert, wobei sich in Folge der vorgenommenen Entkopplung auslegungsgemäß kein Bremsdruck an den Reibbremsen 2 aufbauen sollte. Falls dennoch ein Druckaufbau an den Reibbremsen 2 festgestellt werden sollte, so kann auf eine Undichtigkeit im Zuleitungssystem und insbesondere im Absperrventil 21 geschlossen werden.
Bezugszeichenliste

1: Bremssystem
2: Reibbremse
4: Generator
6: Bremspedal
8: Tandemhauptzylinder
10: Hydraulikleitung
12: Druckspeicher
14: SO-Ventil
16: SG-Ventil
18: EU-Ventil
20: ASR-Ventil
21: Ventil
22: Hydraulikpumpe
24: Weggeber
26: Drucksensor
28: Regeleinheit
40: Rückschlagventil
B: Bremsmittel

Claims

Verfahren für die Regelung eines Bremssystems (1) eines Kraftfahrzeuges, das eine elektrisch-regenerative Bremse, und eine Anzahl von einem Bremsdruckerzeugungsmittel über ein Bremsmittel (B) angetriebene hydraulische Reibbremsen (2) aufweist, dessen Gesamtverzögerung sich aus Verzögerungsanteilen der Reibbremsen (2) und der elektrisch-regenerativen Bremse zusammensetzt, wobei beim Nachlassen von Bremsmoment der elektrisch regenerativen Bremse die gewünschte Gesamtverzögerung zumindest teilweise aufrecht erhalten wird, indem zusätzlicher Bremsdruckaufbau für die Reibbremsen (2) mit einem weiteren hilfskraftunterstützten Bremsdruckerzeugungsmittel erfolgt, wobei das Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse auf einem vorgegebenen Maximalwert begrenzt wird und wobei das Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse derart begrenzt wird, dass die Änderung des Verzögerungsanteils der elektrisch-regenerativen Bremse bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Maximalwert nicht übersteigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert für die elektrisch-regenerativen Bremse derart vorgegeben wird, dass der durch diesen erreichbare Verzögerungsbeitrag etwa 0,1g, vorzugsweise etwa 0,07 g, nicht überschreitet.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem zusätzlicher Bremsdruck für die Reibbremsen (2) lediglich bei einer Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb einer Maximalgeschwindigkeit aufgebaut wird
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem als Maximalgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit von etwa 25 km/h vorgegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem für den zusätzlichen Bremsdruckaufbau für die Reibbremsen (2) Bremsmittel (B) von einem hilfskraftunterstützenden Bremsdruckerzeugungsmittel in die zu den Reibbremsen (2) führenden Hydraulikleitungen (10) befördert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem beim zusätzlichen Bremsdruckaufbau für die Reibbremsen (2) mit dem weiteren hilfskraftunterstützten Bremsdruckerzeugungsmittel die hydraulische Verbindung des eigentlichen Bremsdruckerzeugungsmittel mit den Reibbremsen vorrübergehend gedrosselt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem am Ende und/oder nach einem Bremsvorgang durch das gesteuerte Öffnen eines Hydraulikventils (20) ein Druckausgleich zwischen einer Hydraulikleitung (10), die zu einer Reibbremse (2) führt, und einem Druckerzeugungsmittel durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der elektrisch regenerativen Bremse eine Glättungsfunktion vorgegeben wird, wenn sich ihr Bremsmoment dem oben genannten Maximalwert annähert.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Änderung des Verzögerungsanteils der elektrisch-regenerativen Bremse einer Glättung unterzogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse derart begrenzt wird, dass die Änderung der Änderung des Verzögerungsanteils der elektrisch-regenerativen Bremse bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Maximalwert nicht übersteigt.
Bremssystem (1) eines Kraftfahrzeuges, das ein Bremsdruckerzeugungsmittel mit oder ohne Hilfsenergie, das zum Erzeugen von hydraulischem Bremsdruck über ein Bremsmittel (B) für Reibbremsen (2) des Bremssystems (1) mit einem Bremspedal (6) verbunden ist, eine elektronisch steuerbaren elektrisch-regenerative Bremse, zur Erzeugung elektrischer Energie aus der Bewegungsenergie des Kraftfahrzeuges, eine elektronische Regeleinheit (28), eine Hydraulikeinheit mit elektrisch steuerbaren Hydraulikventilen (14,16,18,20,21), und Hydraulikleitungen (10), die die Verbindung zwischen Hydraulikventilen (14,16, 18,20,21), Bremsdruckerzeugungsmitteln und den Reibbremsen (2) herstellen, aufweist, wobei beim Nachlassen von Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse ein zusätzlicher Bremsdruckaufbau für die Reibbremsen (2) mit einem weiteren hilfskraftunterstützten Bremsdruckerzeugungsmittel erfolgen kann, wobei das Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse auf einem vorgegebenen Maximalwert begrenzt wird und wobei das Bremsmoment der elektrisch-regenerativen Bremse derart begrenzt wird, dass die Änderung des Verzögerungsanteils der elektrisch-regenerativen Bremse bei einer Änderung der Fahrzeuggeschwindigkeit einen vorgegebenen Maximalwert nicht übersteigt dadurch gekennzeichnet, dass der Maximalwert für die elektrisch-regenerativen Bremse derart vorgegeben wird, dass der durch diesen erreichbare Verzögerungsbeitrag etwa 0,1g, vorzugsweise etwa 0,07 g, nicht überschreitet..
Bremssystem (1) nach Anspruch 10, bei dem das Bremsmittel (B) für den zusätzlichen Bremsdruckaufbau über eine Hydraulikleitung (10) und ein zusätzliches Absperrventil (21) direkt aus dem Bremsmittelvorratsbehälter entnehmbar ist.
Bremssystem (1) nach Anspruch 11, bei dem in die Hydraulikleitung (10) in Reihe zum Absperrventil (21) ein Rückschlagventil (40) geschaltet ist.
Bremssystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dessen eines Bremsdruckerzeugungsmittel ein mit Hilfskraft betriebener Hauptbremszylinder und das weitere Druckerzeugungsmittel eine elektrisch ansteuerbare Hydraulikpumpe (22) ist.
Bremssystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 13, bei dem in einer Anzahl von zu den Reibbremsen (2) führenden Hydraulikleitungen (10) ein Drucksensor (26) zur Messung des Drucks eines Bremsmittels (B) positioniert ist.
Bremssystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, bei dem elektrisch regelbaren Hydraulikventile (14, 16, 18, 20, 21) so angesteuert werden können, dass eine Druckregelung über ein Hydraulikventil (14, 16, 18, 20, 21) vorgenommen werden kann.
Bremssystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dessen Bremspedal (6) eine Anzahl von Weggebern (24) aufweist.
Bremssystem (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 16, das eine Anzahl von Drucksensoren (26), zur Messung des Drucks eines Bremsmittels (B), aufweist, wobei ein Drucksensor (26) in einer Hydraulikleitung (10) positioniert ist, die zu einem Bremsdruckerzeugungsmittel führt.
Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems (1) nach einem der Ansprüche 10 bis 17, bei dem das Absperrventil (21) regelmäßigen Prüfzyklen unterworfen wird.
Verfahren nach Anspruch 18, bei dem ein Prüfzyklus ausschließlich dann durchgeführt wird, wenn kein Fahrerwunsch vorliegt.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, bei dem ein Prüfzyklus automatisiert durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 20, bei dem ein Prüfzyklus in einer globalen Prüfphase vor Fahrtantritt oder nach Fahrtbeendigung durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem bei einem Prüfzyklus die in die Zuleitungen zum Druckerzeugungsmittel (22) geschalteten Ventile und das ASR-Ventil (20) geschlossen werden und anschließend das Druckerzeugungsmittel (22) angesteuert wird, wobei bei einem festgestellten Druckaufbau an den Reib-bremsen (2) auf eine Undichtigkeit im Zuleitungssystem geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, bei dem bei einem Prüfzyklus die in die Zuleitungen zum Druckerzeugungsmittel (22) geschalteten Ventile und das ASR-Ventil (20) geschlossen werden und anschließend das Druckerzeugungsmittel (22) angesteuert wird, wobei bei einer festgestellten erhöhten Leistungsaufnahme im Druckerzeugungsmittel (22) auf eine Undichtigkeit im Zuleitungssystem geschlossen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 21, bei dem bei einem Prüfzyklus die in die Zuleitungen zum Druckerzeugungsmittel (22) geschalteten Ventile und das als Einlassventil für die Reibbremse (2) vorgesehene SO-Ventil (14) geschlossen und das ASR-Ventil (20) gegebenenfalls gedrosselt werden und anschließend das Druckerzeugungsmittel (22) angesteuert wird, wobei bei einer festgestellten erhöhten Leistungsaufnahme im Druckerzeugungsmittel (22) auf eine Undichtigkeit im Zuleitungssystem geschlossen wird.