DE102010031673B4 - Verfahren zum automatischen Halten eines Fahrzeugs im Stillstand - Google Patents

Abstract

Verfahren zum automatischen Halten eines Fahrzeugs im Stillstand mittels einer Bremsanlage (17), die einen Hauptbremszylinder (4) und mehrere Radbremsen (11) umfasst, wobei ein Solldruck (psoll) ermittelt und durch entsprechende Bestromung eines Druckstellventils (8a, 8b) an wenigstens einer der Radbremsen (11) eingestellt wird,wobei der am Druckstellventil (8a, 8b) einzustellende Ventilstrom (iusv) in Abhängigkeit vom Solldruck (psoll), von einem am Hauptbremszylinder (4) herrschenden Bremsdruck (pMC) und einem zusätzlichen Korrekturterm ermittelt wird, wobei ein Vordruckgradient ermittelt und der Korrekturterm abhängig vom Vordruckgradienten gemäß folgender Formel berechnet wird:dpMCdtΔtDELAYwobei pMCder Vordruck und Δtdelayeine Zeitverzögerung ist.

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum automatischen Halten eines Fahrzeugs im Stillstand.
• Stand der Technik
• Moderne Fahrzeuge mit einem Fahrdynamikregelungssystem, wie zum Beispiel ESP (elektronisches Stabilitätsprogramm), umfassen ein speziell angepasstes Bremssystem zur Durchführung automatischer, radindividueller Bremseingriffe an den Rädern. Derartige Bremssysteme haben in der Regel mehrere Ventile, um zwischen einem normalen Bremsbetrieb (Fußbremsbetrieb) und einem automatischen Bremsbetrieb umzuschalten.
• Aus der WO 02/090159 A1 ist ein Verfahren zum Halten eines Fahrzeugs an einem Hang durch Einsteuern eines Bremsdrucks in die Radbremsen und eine Anfahrhilfe bekannt. Das Verfahren umfasst die Schritte a) Ermitteln des zum Halten erforderlichen Bremsdrucks, b1) Ermitteln einer Zeitspanne nach Maßgabe einer Verringerung des Bremsdrucks, insbesondere aufgrund von Leckage der Bremsanlage, ab dem Lösen des Bremspedals oder b2) Vergleichen des ermittelten Bremsdrucks mit dem tatsächlichen Bremsdruck, ab dem Lösen des Bremspedals und c) Erhöhen des Bremsdrucks in den Radbremsen, durch c1) Einschalten eines Druckerzeugers, c2) Öffnen des Schaltventils, c3) Steuern eines Ventils derart, dass sich mindestens der zum Halten erforderlichen Bremsdruck in den Radbremsen einstellt.
• Aus der DE 103 43 985 A1 ist ein Verfahren zur Verhinderung des Wegrollens eines Fahrzeugs an einer Steigung, mit einem analogen oder analogisierten Ventil bekannt, welches im Stillstand zur Aufrechterhaltung eines Bremsbetätigungsdruckes geschlossen wird. Um Leckagen des Ventils zu vermeiden oder die durch die Leckagen eintretenden Bremsdruckverluste zu reduzieren, ist vorgesehen, dass die Schließkraft des Ventils erhöht wird, wenn das Ventil im Stillstand des Fahrzeugs zur Aufrechterhaltung eines Bremsbetätigungsdrucks geschlossen wird oder wenn das Ventil im Stillstand des Fahrzeugs zur Aufrechterhaltung eines Bremsbetätigungsdrucks geschlossen werden soll.
• Aus der DE 10 2006 020 520 A1 ist eine Vorrichtung zum Regeln des Bremsdrucks in einer hydraulischen Bremsanlage mittels eines Druckbegrenzungsventils bekannt, das den Bremsdruck auf einen vorgegebenen Schwellenwert begrenzt und hierzu von einer elektronischen Einrichtung gemäß einer Ventilkennlinie angesteuert wird. Die Stellgenauigkeit kann wesentlich verbessert werden, wenn eine Schätzeinheit zum Abschätzen des Bremsdrucks, eine Sensorik zum Messen des Bremsdrucks, eine Einheit zum Bestimmen eines Differenzdrucks aus dem gemessenen und dem geschätzten Bremsdruck sowie eine Reglereinheit vorgesehen sind, die das Druckbegrenzungsventil in Abhängigkeit vom Differenzdruck ansteuert.
• Aus der DE 197 07 960 A1 ist ein Verfahren zur Regelung des Drucks in wenigstens einer Radbremse bekannt. Ein Sollbremsdruck wird vorgegeben und ein Istbremsdruck ermittelt. Eine Ventilanordnung wird zum Druckaufbau und zum Druckabbau im Rahmen einer Druckregelung angesteuert. Das wenigstens eine Ansteuersignal für die Ventilanordnung wird auf der Basis der Abweichung des Istdrucks vom Solldruck und auf der Basis eines abgespeicherten Zusammenhangs zwischen Ansteuersignal und den Druckverhältnissen im Bereich der Ventilanordnung gebildet. Hierbei ist vorgesehen, dass der Zusammenhang zwischen Ansteuersignal und Druckverhältnissen in Kennlinien für den Druckaufbau und/oder den Druckabbau abgelegt ist, welche das wenigstens eine Ansteuersignal in Abhängigkeit von der Druckdifferenz über der Ventilanordnung beschreiben. Die aus der Kennlinie abgeleiteten Ansteuersignale werden in Abhängigkeit von einem Korrektursignal korrigiert.
• Aus der DE 10 2006 022 806 A1 ist eine Vorrichtung zum Einstellen eines Druckbegrenzungsventils einer hydraulischen Bremsanlage bekannt, das den Bremsdruck auf einen vorgegebenen Schwellenwert begrenzt. Die Stellgenauigkeit kann wesentlich verbessert werden, wenn eine Schätzeinheit zum Abschätzen des Bremsdrucks eine Sensorik zum Messen des Bremsdrucks, eine Einheit zum Bestimmen eines Differenzdrucks aus dem gemessenen und dem geschätzten Bremsdruck sowie eine Reglereinheit vorgesehen ist, die das Druckbegrenzungsventil in Abhängigkeit vom Differenzdruck ansteuert.
• 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes hydraulisches Bremssystem 17, das zur Durchführung einer Fahrdynamikregelung eingerichtet ist. Das Bremssystem 17 umfasst zwei Bremskreise 19a, 19b in X- oder ||-Aufteilung, die symmetrisch ausgebildet sind. Im Folgenden wird daher nur auf den in der Figur links dargestellten Teil 19a Bezug genommen.
• Das Bremssystem umfasst ein Fuß-Bremspedal 1, einen Bremskraftverstärker 2 mit einem daran angeschlossenen Hauptbremszylinder 4, auf dem ein Bremsflüssigkeitsbehälter 3 angeordnet ist. Bei einer Betätigung des Fuß-Bremspedals 1 wird in den Hauptbremsleitungen 5a, 5b ein entsprechender Druck erzeugt, der über ein Umschaltventil 8a und die beiden Einlassventile 10a, 10b auf die Bremsen 11 der Räder 12 wirkt. Der Pfad, in dem sich bei Betätigung des Fuß-Bremspedals 1 Druck aufbaut, ist durch Pfeile b gekennzeichnet. Ein Hochdruck-Schaltventil 7a ist in diesem Zustand geschlossen.
• Bei einem Eingriff der Fahrdynamikregelung wird der Bremsdruck mit Hilfe einer Hydraulikpumpe 9a, die von einem Steuergerät (nicht gezeigt) angesteuert wird, automatisch aufgebaut. Während der Regelung ist das Umschaltventil 8a geschlossen und das Hochdruckschaltventil 7a meist geöffnet. Die Hydraulikpumpe 9a fördert das Hydraulikfluid dann entlang der Pfade a zu den Bremsen 11. Das Hydraulikfluid strömt somit aus dem Bremsflüssigkeitsbehälter 3 durch die Hauptbremsleitung 5a, das Hochdruckschaltventil 7a, eine Ansaugleitung 6a, durch die Hydraulikpumpe 9a und weiter durch die Einlassventile 10a, 10b zu den Bremsen 11. Die Modulation des Bremsdrucks erfolgt mittels der Einlassventile 10a, 10b und der Auslassventile 13a, 13b, wobei kurzzeitige Druckspitzen in einem Ausgleichsbehälter 14a gepuffert werden.
• Durch eine Zusatzfunktion des Bremssystems 17, die auch als Halte- oder Hillholdfunktion bezeichnet wird, ist es möglich, ein Fahrzeug im Stillstand automatisch zu halten, ohne dass der Fahrer hierzu die Fußbremse betätigen müsste. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Haltefunktionen, wie zum Beispiel HHC (Hill-Hold Control) oder AVH (Automatic Vehicle Hold) bekannt, die grundsätzlich wie folgt arbeiten: Bei einem Bremsvorgang, bei dem der Fahrer das Fahrzeug bis zum Stillstand abbremst, wird der Bremsdruck mit Hilfe von Schaltventilen in den Radbremsen eingesperrt. Die Ventile werden hierzu von einem Steuergerät, in dem die HHC-Funktion hinterlegt ist, entsprechend angesteuert. Der Bremsdruck bleibt dadurch automatisch in den Radbremsen erhalten, auch wenn der Fahrer den Fuß vom Bremspedal nimmt.
• Um das Fahrzeug automatisch zu halten, wird von der Haltefunktion ein Solldruck vorgegeben, der üblicherweise abhängig von der Hangneigung oder anderen Einflussfaktoren ist. Der Solldruck wird dann mit Hilfe der Umschaltventile 8a, 8b eingestellt. Zu diesem Zweck werden die Ventile 8a, 8b mit einem entsprechenden Strom beaufschlagt. Dabei gilt grundsätzlich, dass ein höherer Strom das Ventil weiter schließt und somit ein höherer Bremsdruck in der Radbremse 11 gehalten wird, während ein kleinerer Strom bewirkt, dass sich das Ventil 8a, 8b weiter öffnet. Der zum Einstellen des Solldrucks erforderliche Ventilstrom I ist abhängig von der Druckdifferenz am Umschaltventil 8a, 8b, wobei gilt: $$\text{I}=\text{f}\left(\Delta {\text{p}}_{\text{USV}}\right)\text{ mit }$$

  

  $$\Delta {\text{p}}_{\text{USV}}={\text{p}}_{\text{soll}}-{\text{p}}_{\text{MC}}.$$

  
• Dabei ist Δpusv die Druckdifferenz am Umschaltventil 8a, 8b, p_soll der Solldruck und p_MC der am Hauptbremszylinder 4 herrschende Bremsdruck. Wie sich aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt, wird die Stellgenauigkeit des Solldrucks p_soll maßgeblich von der Genauigkeit des Vordrucks p_MC beeinflusst.
• Der Hauptbremszylinderdruck p_MC, im Folgenden auch Vordruck genannt, wird mittels eines Vordrucksensors 18 gemessen. Aufgrund der Signalaufbereitung des Vordrucksignals und der damit verbundenen zeitlichen Verzögerungen entspricht der Messwert nicht dem tatsächlich herrschenden Vordruck. Der Messwert p_MC läuft dem tatsächlichen Vordruck hinterher. In einer Phase eines Bremsmanövers, in der der Fahrer das Bremspedal wieder löst, wird der gemessene Vordruck p_MC daher stets größer sein als der tatsächlich herrschende Vordruck. Damit entspricht der am Umschaltventil 8a, 8b nach Gleichung (1) ermittelte Ventilstrom nicht der eigentlich gewünschten Druckdifferenz Δpusv, und der Raddruck nicht dem gewünschten Solldruck p_soll. Im ungünstigsten Fall kann es daher passieren, dass der Raddruck zu gering ist und das Fahrzeug ungewollt zurückrollt.
• Offenbarung der Erfindung
• Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Stellgenauigkeit des an einer Radbremse einzustellenden Solldrucks zu verbessern.
• Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
• Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, den Fehler bei der Bestimmung des Ventilstroms, der durch die Abweichung zwischen dem Vordruck-Messwert und dem tatsächlich herrschenden Vordruck entsteht, zu korrigieren. Dadurch kann der von der Haltfunktion des Fahrdynamikregelungssystems geforderte Solldruck wesentlich genauer eingestellt werden. Die Korrektur wird vorzugsweise dadurch realisiert, dass zur Berechnung der Druckdifferenz Δpusv ein zusätzlicher Korrekturterm eingeführt wird. Der Korrekturterm korrigiert dabei die Abweichung zwischen dem gemessenem Vordruck und dem tatsächlich herrschenden Vordruck am Hauptbremszylinder.
• Der Korrekturterm ist eine Funktion des Gradienten des Hauptbremszylinderdrucks. Gemäß der Erfindung wird der Korrekturterm gemäß folgender Formel berechnet: $$\frac{d{p}_{MC}}{dt}\Delta t_{DELAY}$$

  
• Bei dem erfindungsgemäßen Druckstellventil handelt es sich vorzugsweise um ein Umschaltventil eines hydraulischen Bremssystems.
• Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Druckdifferenz am Ventil aus folgender Gleichung berechnet: $$\Delta p_{USV}=p_{soll}-p_{MC}+\left|\frac{d{p}_{MC}}{dt}\right|\Delta t_{delay}$$

  

  wobei p_soll ein vorgegebener Solldruck an einer Radbremse, p_MC der Vordruck und Δt_delay eine konstante Verzögerungszeit ist. Der Ventilstrom wird dann vorzugsweise aus einer Tabelle, abhängig von Δpusv, ausgelesen oder analytisch berechnet.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
• 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes hydraulisches Bremssystem, das für eine Fahrdynamikregelung ausgelegt ist;
• 2a den Verlauf des Ventilstroms iusv an einem Umschaltventil gemäß dem Stand der Technik und gemäß der Erfindung;
• 2b den Verlauf des gemessenen und des tatsächlichen Vordrucks p_MC und des Solldrucks p_soll; und
• 2c den zeitlichen Verlauf des Solldrucks p_soll und eines Rad-Bremsdrucks p_Rad.
• Bezüglich der Erläuterung von 1 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
• 2a zeigt den zeitlichen Verlauf 20 des Ventilstroms iusv am Umschaltventil 8a, 8b bei einem bekannten Bremssystem und den entsprechenden Verlauf 21 bei einem erfindungsgemäßen Bremssystem. Wie zu erkennen ist, ist der Ventilstrom 21 wesentlich höher als der Ventilstrom 20. Das Umschaltventil 8a, 8b wird dadurch weiter geschlossen, so dass ein höherer Bremsdruck am Rad erhalten bleibt.
• Die Kennlinie 21 kann beispielsweise gemäß folgender Beziehung ermittelt werden: $$\Delta p_{USV}=p_{soll}-p_{MC}+\left|\frac{d{p}_{MC}}{dt}\right|\Delta t_{delay}$$

  

  wobei p_soll ein vorgegebener Solldruck an einer Radbremse, p_MC der Vordruck und Δt_delay eine konstante Verzögerungszeit ist. Der letzte Term der Gleichung ist ein Korrekturterm, der vom Gradienten des Vordrucks p_MC abhängt. Der Korrekturterm dient dazu, eine Abweichung zwischen dem gemessenen Vordruck p_MC und dem tatsächlich herrschenden Vordruck ${\text{p}}_{\text{MC}}^{\text{real}}$

  

  zu korrigieren.
• 2b zeigt den Verlauf des mittels Sensor 18 gemessenen Vordrucks p_MC und des tatsächlich herrschenden Vordrucks am Hauptbremszylinder 4. Wie zu erkennen ist, läuft der Messwert p_MC dem tatsächlich vorliegenden Wert ${\text{p}}_{\text{MC}}^{\text{real}}$

  

  hinterher. In einer Phase in der der Fahrer das Fuß-Bremspedal wieder löst und Bremsdruck abbaut, ist der gemessene Vordruck p_MC größer als der tatsächlich herrschende Vordruck ${\text{p}}_{\text{MC}}^{\text{real}}.$

  
• Wie in 2c zu erkennen ist, kann der vom System vorgegebene Sollwert p_soll sehr genau an einer Radbremse 11 eingestellt werden. Ohne Korrektur des sensorisch gemessenen Vordrucks p_MC ist der am Rad eingestellte Druck p_Rad dagegen kleiner als der Sollwert p_soll wie an der gestrichelten Linie 22 zu erkennen ist.

Claims (3)

1. Verfahren zum automatischen Halten eines Fahrzeugs im Stillstand mittels einer Bremsanlage (17), die einen Hauptbremszylinder (4) und mehrere Radbremsen (11) umfasst, wobei ein Solldruck (p_soll) ermittelt und durch entsprechende Bestromung eines Druckstellventils (8a, 8b) an wenigstens einer der Radbremsen (11) eingestellt wird, wobei der am Druckstellventil (8a, 8b) einzustellende Ventilstrom (i_usv) in Abhängigkeit vom Solldruck (p_soll), von einem am Hauptbremszylinder (4) herrschenden Bremsdruck (p_MC) und einem zusätzlichen Korrekturterm ermittelt wird, wobei ein Vordruckgradient ermittelt und der Korrekturterm abhängig vom Vordruckgradienten gemäß folgender Formel berechnet wird: $$\frac{d{p}_{MC}}{dt}\Delta t_{DELAY}$$

   

   wobei p_MC der Vordruck und Δt_delay eine Zeitverzögerung ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckstellventil (8a, 8b) ein Umschaltventil ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstrom (iusv) unter Verwendung folgender Gleichung berechnet wird: $$\Delta p_{USV}=p_{soll}-p_{MC}+\left|\frac{d{p}_{MC}}{dt}\right|\Delta t_{delay}$$

   

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