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WO2025061447A1 - Verfahren zum betreiben eines elektropneumatischen bremssystems für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug, computerprogramm und/oder computerlesbares medium, steuergerät, und fahrzeug - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines elektropneumatischen bremssystems für ein fahrzeug, insbesondere nutzfahrzeug, computerprogramm und/oder computerlesbares medium, steuergerät, und fahrzeug Download PDF

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Publication number
WO2025061447A1
WO2025061447A1 PCT/EP2024/074395 EP2024074395W WO2025061447A1 WO 2025061447 A1 WO2025061447 A1 WO 2025061447A1 EP 2024074395 W EP2024074395 W EP 2024074395W WO 2025061447 A1 WO2025061447 A1 WO 2025061447A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
brake
vehicle
pressure
braking
bellows
Prior art date
Application number
PCT/EP2024/074395
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alexander Rodenberg
Steffen Gerlach
Axel Stender
Christoph Schowe
Original Assignee
Zf Cv Systems Global Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zf Cv Systems Global Gmbh filed Critical Zf Cv Systems Global Gmbh
Publication of WO2025061447A1 publication Critical patent/WO2025061447A1/de

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/18—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to vehicle weight or load, e.g. load distribution
    • B60T8/1837—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to vehicle weight or load, e.g. load distribution characterised by the load-detecting arrangements
    • B60T8/1843—Arrangements for detecting air spring pressure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T8/1887—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to vehicle weight or load, e.g. load distribution especially adapted for tractor-trailer combinations
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60T8/72—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration responsive to a difference between a speed condition, e.g. deceleration, and a fixed reference

Definitions

  • the disclosure relates to a method for operating an electropneumatic braking system for a vehicle, in particular a commercial vehicle, wherein the vehicle has a pneumatic suspension system with a bellows and a pressure sensor for detecting a bellows pressure of the bellows.
  • the disclosure also relates to a computer program and/or computer-readable medium, a control unit for a vehicle, in particular a commercial vehicle, and a vehicle, in particular a commercial vehicle, with a pneumatic suspension system with a bellows, with an electropneumatic braking system with a brake cylinder, a pressure sensor device for detecting a bellows pressure of the bellows and a brake pressure of the brake cylinder, and with a control unit connected to the pressure sensor device.
  • the vehicle in particular a commercial vehicle, is referred to below as a vehicle.
  • a vehicle has a plurality of wheels.
  • One or more of the wheels contact a ground surface with a wheel contact patch.
  • a braking force can be the force acting on each wheel contact patch in the longitudinal direction of the vehicle against the driving speed during braking or deceleration of the vehicle.
  • the braking force cannot be precisely determined during operation, i.e., while driving or during braking, because no sensors for measuring the braking force can be arranged on the tire contact patches.
  • Monitoring the braking force and/or a braking variable related to the braking force may be desirable in order to obtain information about a condition or possible defects of a brake generating the braking force and/or a component of the brake.
  • the braking effect of a brake with brake pads assigned to a wheel can decrease over time. This can occur due to the brake pads becoming so-called "sleeping" due to insufficient heat transfer.
  • Reasons for this can include: vehicles with wear-free retarders, which are used instead of brakes with brake pads; electrified vehicles with recuperation systems as wear-free retarders; frequent driving with low axle loads, so that the braking system only applies low brake pressures considering the axle load; and predominantly driving at a constant speed over long distances, for example in long-distance transport.
  • WO 2016/030699 A1 discloses a method for monitoring the braking performance of a vehicle.
  • the method comprises, for at least some braking events: determining a braking demand; determining the vehicle deceleration; defining a first data set of braking events, wherein each braking event in the data set comprises a determined braking demand and a determined vehicle deceleration; applying a statistical trend analysis method to the data set to generate a vehicle deceleration and braking demand trend; providing a vehicle deceleration and braking demand reference; and comparing at least one trend value with at least one reference value. Based on this comparison, it can be determined whether the braking system is operating within acceptable limits.
  • An apparatus for carrying out the method is also disclosed.
  • This method is known in which the trailer braking effect is monitored by measuring the vehicle deceleration.
  • an algorithm calculates during the journey, based on available sensors (e.g. axle load, wheel speeds and vehicle acceleration), whether and how the deceleration correlates to the vehicle mass due to the current brake pressure. Since such systems are often implemented solely in the trailer and their control unit has no information about a continuous brake and/or recuperation system installed in the towing vehicle, defects in individual wheel brakes of the trailer can remain undetected.
  • wheel speed sensors on all wheels, which is typically not the case, especially in trailers. In three-axle vehicles, usually only the middle axle is equipped with a sensor.
  • a method for operating an electropneumatic braking system for a vehicle, in particular a commercial vehicle, wherein the vehicle has a pneumatic suspension system with a bellows and a pressure sensor for detecting a bellows pressure of the bellows.
  • the bellows pressure is detected during braking initiated by a braking request and achieved with a braking pressure.
  • a braking variable is determined based on the bellows pressure and/or a bellows pressure change derivable from the bellows pressure, and a braking variable difference between the braking variable and a target braking variable determinable based on the braking request and/or the braking pressure is determined.
  • a control signal for adjusting the braking pressure as a function of the braking variable difference is output.
  • the bellows is designed to control the position of the wheel relative to, for example, a vehicle frame.
  • the pressure within the bellows can change, for example, through pressure control counteracting the force, through compression of the bellows, or through expansion of the bellows.
  • the bellows pressure can be measured by sensors to determine the change in the bellows pressure.
  • the change in bellows pressure can be used to determine the braking force.
  • the change in bellows pressure can be multiplied by a constant, particularly vehicle-specific or vehicle-type-specific, and/or other factors can be considered to increase accuracy.
  • the braking force can be determined largely independently of influences from the towing vehicle. Determining the braking force eliminates the need for additional sensors such as height sensors, force sensors, or strain gauges, and enables reliable and effective determination of the braking force. It eliminates the need, for example, to take a height measurement and convert a height change into a volume change of the bellows using a complicated relationship in order to determine the braking force.
  • the target braking value can be determined from the braking request and/or the braking pressure.
  • the target braking value can define a required braking value, i.e., a required braking force and/or deceleration.
  • the method enables the control signal to adjust the braking force in the event of a difference between the braking value and the target braking value.
  • Brake pressure to adjust, in particular increase or decrease, the braking force. This allows the braking force to be adjusted to the target braking force through the control signal and thus through the adjustment of the brake pressure. This makes it possible to restore a required braking force if, for example, a braking force deviates from its specification.
  • control signal is output such that the brake pressure is increased or decreased depending on the brake magnitude difference.
  • a control signal is output to increase the brake pressure depending on the brake magnitude difference. This can be achieved by restoring a required brake magnitude if, for example, a braking force as a brake magnitude deviates from its specification, e.g., due to damp brake pads, rust on the brake discs/drums, and/or a lack of thermal activation of the friction material. This can counteract underbraking of the vehicle.
  • a control signal is output to reduce the brake pressure depending on the brake magnitude difference. This can be particularly relevant for particularly powerful braking systems if the braking magnitude is too strong and needs to be reduced. This can counteract overbraking of the vehicle.
  • control signal is output in such a way that the brake pressure is increased if the brake force is less than the target brake force. It has been recognized that an increase in brake pressure typically leads to an increase in the brake force. This allows the brake force to be adjusted to the target brake force. If the brake force is equal to or greater than the target brake force, the control signal can be dispensed with.
  • control signal is output in such a way that the brake pressure is adjusted when the brake force difference exceeds a threshold value. It was recognized that a small brake force difference, i.e. a brake force difference below the threshold value, can be compensated by designing the brake system and its control reserve and/or by a The minimum requirement for the brake magnitude difference is tolerable. Thus, the control signal can be dispensed with if the brake magnitude difference is only small.
  • the brake pressure is increased such that at least the target brake value is regulated at the given brake pressure. It was recognized that there is typically a functional relationship between brake pressure and brake value. This functional relationship can be used to regulate the target brake value as the brake value at the given brake pressure.
  • the brake pressure is adjusted in such a way that a standardized standard brake variable and/or a brake variable within a predetermined brake variable range is regulated at the brake pressure.
  • a standardized standard brake variable and/or a brake variable within a predetermined brake variable range is regulated at the brake pressure.
  • a brake variable range that can be regarded as a tolerance range.
  • This can be used to regulate the standard brake variable as a brake variable and/or a brake variable within the brake variable range at the given brake pressure.
  • the increase in braking force can be expanded by not only regulating a specified target brake variable, but by increasing it such that the brake variable is at the maximum, upper end of the brake variable range. This can further increase the thermal input into the brake, which is required for its conditioning.
  • the method can record an axle load, and the braking variable can be a deceleration determined taking the axle load into account.
  • the deceleration can be a ratio or quotient of a braking force and the axle load.
  • the braking variable can be a useful measure of the achievable deceleration through the function of the braking system.
  • the target braking force is determined based on a sectionally linear relationship between the target braking force and the brake pressure. It was recognized that the braking force typically has a sectionally linear relationship with the brake pressure. The braking force can, for example, be below a threshold value of the brake pressure and increase with the brake pressure above the threshold. Accordingly, it was recognized that a partially linear relationship between the brake pressure and the target braking force is also required and/or expected. This relationship can be used to effectively and unambiguously determine the target braking force when a braking request is made with a specific brake pressure.
  • a computer program and/or computer-readable medium comprising instructions that, when the program or instructions are executed by a control unit, cause the control unit to perform the method described above and/or the steps of the method described above.
  • the computer program and/or computer-readable medium comprises instructions that, when the program or instructions are executed by a control unit, cause the control unit to implement a feature of the method described above that is described as optional and/or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
  • a control unit for a vehicle in particular a commercial vehicle, is provided.
  • the control unit is configured to perform the method described above.
  • the control unit is configured to implement a feature of the method described above that is described as optional and/or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
  • control unit is configured to determine the braking variable and/or the braking variable difference by transmitting the braking pressure, the braking request, the bellows pressure change, and/or the bellows pressure to a data processing device of the vehicle, in particular a commercial vehicle, that is different from the control unit.
  • the data processing device can thereby perform the determination of the braking variable.
  • a vehicle in particular a commercial vehicle, is provided with a pneumatic suspension system having a bellows, with an electropneumatic braking system having a brake cylinder, a pressure sensor device for detecting a bellows pressure of the bellows and a brake pressure of the brake cylinder, and with a control unit as described above, connected to the pressure sensor device.
  • the pneumatic suspension system can have a plurality of bellows
  • the electropneumatic braking system can have a plurality of brake cylinders
  • the pressure sensor device can detect a bellows pressure of exactly one, a plurality of, or all of the bellows and a brake pressure of exactly one, a plurality of, or all of the brake cylinders.
  • the vehicle is configured to implement a feature of the method described above that is described as optional or advantageous and/or has one of the features described above as optional and/or advantageous in order to achieve an associated technical effect.
  • the vehicle in particular a commercial vehicle, is a trailer of a multi-unit vehicle.
  • the braking force is determined in the trailer, in particular a semi-trailer.
  • the method described above is also applicable in principle to towing vehicles or vehicles whose axles have chassis designs comparable to those of trailers and in which the braking torque is supported via the air bellows.
  • a trailer coordination can be achieved, i.e., a respective braking of the towing vehicle and trailer with as similar braking as possible. This can reduce and/or avoid pushing and/or pulling forces between the towing vehicle and the trailer.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to one aspect of the disclosure
  • Fig. 2 is a schematic representation of a detail of a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to one aspect of the disclosure
  • Fig. 3 is a schematic representation of a trailer as a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to one aspect of the disclosure
  • Fig. 4 is a schematic representation of a trailer as a vehicle, in particular a commercial vehicle, according to one aspect of the disclosure
  • Fig. 5 is a schematic representation of a flowchart of a method according to one aspect of the disclosure.
  • Fig. 6 shows a section-wise linear relationship for performing a method according to one aspect of the disclosure.
  • Fig. 7 is a schematic representation of a computer-readable medium according to one aspect of the disclosure.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a vehicle 200a, in particular commercial vehicle 200b, according to one aspect of the disclosure.
  • the vehicle 200a in particular the commercial vehicle 200b, is referred to below as the vehicle 200a, 200b.
  • the vehicle 200a, 200b is a land vehicle.
  • the vehicle 200a, 200b is a multi-unit vehicle 201 or a vehicle combination and, in the example shown, comprises a towing vehicle 200d and a trailer coupled to the towing vehicle 200d, or a trailer vehicle 200c.
  • the vehicle 200a, 200b can also comprise multiple trailer vehicles 200c (not shown) or be formed by a trailer vehicle 200c.
  • Such a vehicle 200a, 200b has a plurality of n schematically indexed axles 205.
  • the trailer vehicle 200c can have one (not shown) or more of the axles 205.
  • the vehicle 200a, 200b has wheels 206 assigned to the respective axle 205 (see Fig. 2).
  • One or more of the wheels 206 contact a ground surface (not shown) with a respective wheel contact patch.
  • a braking force FB (see Figs. 2 to 4) can act as a force acting on each wheel contact patch in the vehicle's longitudinal direction against the driving speed during braking or deceleration of the vehicle 200a, 200b.
  • the braking force FB is a Braking factor B.
  • a braking factor AB is a braking factor B that characterizes the deceleration of the vehicle 200a, 200b.
  • Braking factor AB is defined, for example, as the ratio of braking force FB to an axle load FA.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a detail of a vehicle 200a, 200b according to one aspect of the disclosure.
  • Fig. 2 shows a
  • Axle design This or a similar axle design is typical for a 200c trailer.
  • the vehicle 200a, 200b accordingly has a vehicle frame 210.
  • the vehicle frame 210 is a sheet metal and/or tubular construction, has a load-bearing function, and chassis components are connected to the vehicle frame 210.
  • the vehicle 200a, 200b has a pneumatic suspension system 260 having components connected to the vehicle frame 210.
  • the pneumatic suspension system 260 comprises in particular a bellows 265 associated with a wheel 206 and/or an axle 205, respectively.
  • the vehicle 200a, 200b includes a device for providing compressed air for filling the bellows 265 (see Fig. 4). Filling the bellows 265 and/or venting the bellows 265 is possible via valves 297 (see Fig. 4) of the vehicle 200a, 200b.
  • the vehicle 200a, 200b comprises an axle tube 207 forming the axle 205.
  • the axle tube 207 is fixedly connected at each side to an axle guide 220 of the vehicle 200a, 200b.
  • the axle guide 220 is rotatably connected to the vehicle frame 210 on one side of the axle guide 220 by a bearing 230 comprising a bolt.
  • the bellows 265 is arranged, with the aid of which the vehicle 200a, 200b can be sprung and damped, and the axle 205 can optionally be adjusted in height.
  • the axle guide 220 is connected to the axle tube 207.
  • a distance 11 between the bearing 230 and the axle 205 or the axle tube 207 defines the length of a lever supported on the bearing 230 and engaging the axle 205.
  • the distance 11 between the bearing 230 and the axle 205 can be measured and is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the vehicle 200a, 200b includes a pressure sensor 270.
  • the pressure sensor 270 is configured to measure a bellows pressure pB.
  • the pressure sensor 270 can be configured to measure bellows pressures pB of multiple bellows 265 (see Fig. 4).
  • the bellows pressure pB is the pressure prevailing in the interior of the bellows 265.
  • the bellows 265 has an effective area Aeff, which, together with the bellows pressure pB, defines a force imparted by the bellows 265.
  • the bearing 230 is arranged at a height h.
  • the height h is defined as the vertical distance between the bearing 230 and the ground and/or the wheel contact patch.
  • the height h can be measured and/or estimated from a radius of the wheel 206.
  • the height h is essentially a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the axle guide 220 has a length I0 of the axle guide 220.
  • the length I0 of the axle guide 220 is defined as the distance between the bearing 230 and the bellows 265 along the axle guide 220.
  • the length I0 of the axle guide 220 thus defines a length of a lever arm supported on the bearing 230 and acting on the bellows 265.
  • the length I0 of the axle guide 220 can be measured and is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the vehicle 200a, 200b has a braking system 290 (see Fig. 4), not shown in Fig. 2, for braking the wheel 206.
  • the braking system 290 is configured to exert a braking torque on the wheel 206 in order to decelerate the rotational movement of the wheel 206 by a braking force FB acting on the wheel contact surface. Due to the construction shown in Fig. 2, a braking torque acting on the wheel 206 and thus the braking force FB leads to a counterforce on the bellows 265 or to a braking-induced force FBB on the bellows 265. The braking force FB thus leads to a bellows pressure change pD in the bellows 265.
  • the Bellows pressure pB and thus the bellows pressure change pD as well as a brake pressure BP, which is applied to the brake system 290, can be measured by the pressure sensor 270 and can be transmitted to a control unit 250 of the vehicle 200a, 200b (see Figures 3 and 4).
  • Forces FBA, FBS, FBB act on the bellows 265, which include the following components: a static force FBS on the bellows 265, i.e. a force resulting from a static contribution of the axle load FA; a force FBB from a support of the braking torque, and a force FBA due to an axle load shift S, i.e. a dynamic axle load shift during deceleration or a dynamic contribution of the axle load FA.
  • FBA+FBS+FBB pB ⁇ 2 ⁇ Aeff.
  • the sum of the force FBA on the bellows 265 due to the axle load shift S plus the static force FBS on the bellows 265 plus the force FBB on the bellows 265 is equal to twice the product of the bellows pressure pB and the effective area Aeff.
  • the factor two results from the number of bellows 265 per axle 205, is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant and can be a different integer in other embodiments.
  • the effective effective area Aeff of the bellows 265 can be measured or determined from data from a load-dependent braking force calculation or taken from the data sheets of the bellows or axle manufacturers and is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the corresponding data from the load-dependent braking force calculation are typically stored in a control unit 250, in particular a brake control unit of a trailer vehicle.
  • a relationship between a mass of the vehicle 200a, 200b and the bellows pressure pB is typically stored in the control unit 250.
  • the effective area Aeff is then given as (mb - mu) ⁇ g ⁇ 11 / (2 ⁇ (pb - pu) ⁇ 10), where mb is the mass of the loaded vehicle 200a, 200b, mu is the mass of the unloaded vehicle 200a, 200b, pb is the bellows pressure pB of the loaded vehicle 200a, 200b, pu is the bellows pressure pB of the unloaded vehicle 200a, 200b, 10 is the length of the axle guide 220, 11 is the distance between the bearing 230 and the axle 205 and g is the location factor.
  • a suitable reference pressure pRef can be established for the bellows pressure change pD, so that only the bellows pressure change pD needs to be evaluated during the braking process.
  • the bellows pressure change pD describes the increase in the bellows pressure pB during braking compared to the bellows pressure pB before braking.
  • the maximum bellows pressure pB during braking can be used to calculate the bellows pressure change pD using the reference pressure pRef.
  • FB FBB ⁇ 10 / h
  • braking force FB is equal to force FBB on bellows 265 multiplied by the length 10 of an axle guide 220 divided by the height h of bearing 230.
  • the term 2 ⁇ Aeff ⁇ 10 / h is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant can, for example, be stored in the memory of the control unit 250.
  • the bellows 265 of these axles 205 are connected to each other entirely or at least side by side.
  • the braking force FB of the vehicle 200a, 200b and/or the axle assembly can be determined.
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a trailer 200c as a vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, according to one aspect of the disclosure.
  • One axle 205 or multiple axles 205 and the pneumatic suspension system 260 of the trailer 200c can be configured as described with reference to Fig. 2.
  • Fig. 3 is described with reference to Figs. 1 and 2.
  • the trailer 200c In order for the trailer 200c to be coupled to the towing vehicle 200d (see Fig. 1 ), the trailer 200c has a kingpin 280 according to Fig. 3, via which forces can be transmitted between the trailer 200c and the towing vehicle 200d.
  • a pivot braking force FBZ i.e., a force acting on the kingpin 280 via the towing vehicle 200d to the trailer 200c, or in particular its horizontal component
  • the pivot braking force FBZ results from the fact that the towing vehicle 200d brakes the mass of the trailer 200c, which rests on a fifth wheel plate of the towing vehicle 200d.
  • the kingpin 280 is arranged at a pivot height hZ as a vertical distance between the kingpin 280 and the ground and/or the wheel contact patch.
  • the pivot height hZ is a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • the trailer 200c has a center of gravity 202. To determine the center of gravity 202, a uniform load on the trailer 200c can be assumed. The driving dynamics of the trailer 200c can be characterized by a vehicle deceleration D during a braking operation.
  • the center of gravity 202 is located at a center of gravity height hM, which can be estimated and/or derived from data from the braking calculation of the vehicle 200a, 200b. Deviations from the assumptions, for example, between the assumed and actual center of gravity height hM, lead to only minor deviations in the following considerations.
  • the center of gravity height hM is essentially a vehicle-specific or vehicle-type-specific constant.
  • axle load shift S If the influences of axle load shift S are taken into account during braking, the calculation of the braking quantity B or the braking force FB and/or the deceleration AB can be improved. For this purpose, assumptions are made, e.g., for the center of gravity height hM and the kingpin force FBZ transmitted by the kingpin 280.
  • the dynamic axle load shift S during braking leads to a relief of the rear axle assembly of the semi-trailer and thus to a force FBA on the bellows 265 due to the axle load shift S.
  • the effective wheelbase leff is a measure of the horizontal distance between the kingpin 280 and the axles 205 and defines a length of a lever acting on the kingpin 280 and supported by the axles 205. If, for example, several axles 205 are equally loaded, the effective wheelbase leff is defined relative to the effective contact point. For example, with three equally loaded axles 205, the effective contact point is located on a second, middle axle 205; with two equally loaded axles 205, the effective contact point is located exactly between the two axles 205.
  • the deceleration D of the vehicle 200a, 200b can be measured using an acceleration sensor and/or wheel speed sensors.
  • the other geometric data result from the design of the vehicle 200a, 200b and are vehicle-specific or vehicle-type-specific constants.
  • the above equation for the axle load shift clearly shows that the influences of the axle load shift are small due to the long effective wheelbase leff of the semitrailer or trailer 200c in relation to the center of gravity height hM and the pivot height hZ.
  • the vehicle 200a, 200b has the control unit 250.
  • the control unit 250 is, for example, a central control unit or a brake control unit.
  • the control unit 250 is connectable or connected to the pressure sensor 170 (see Figs. 2 and 4) to detect the bellows pressure pB.
  • the control unit 250 is configured to detect a braking request BA.
  • the braking request BA can be defined, for example, by a driver of the towing vehicle 200d and/or by an automated driving function.
  • the braking request BA can include and/or define the brake pressure BP.
  • the control unit 250 is configured to determine a target braking variable BS based on the braking request BA and/or the braking pressure BP.
  • the target braking variable BS is determined based on a partially linear relationship 300 between the target braking variable BS and the braking pressure BP (see Fig. 6).
  • the control unit 250 is configured to determine a braking variable difference BD (see Fig. 6) between the braking variable B and the target braking variable BS and, based on this difference, to output a control signal 251 for adjusting, i.e., for increasing and/or decreasing, the braking pressure BP.
  • the vehicle 200a, 200b has a data processing device 255.
  • the data processing device 255 is configured for wireless communication with a vehicle-external server (not shown).
  • the data processing device 255 is communicatively connected to the control unit 250.
  • the control unit 250 can determine 120 the braking variable B and/or for determining 130 a braking variable difference BD for transmitting the braking pressure BP, a braking request BA, the bellows pressure change pD and/or the bellows pressure pB to the data processing device 255, which is different from the control unit 250.
  • the data processing device 255 can determine the control signal 251 according to the method 100 according to Fig. 5 and/or transmit the data received from the control unit 250 to the vehicle-external server, which determines the braking variable B and/or the target braking variable BS.
  • the data processing device 255 is, for example, a telematics device.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a trailer 200c as a vehicle 200a, in particular a commercial vehicle 200b, according to one aspect of the disclosure.
  • the vehicle 200a, 200b according to Fig. 4 is the vehicle 200a, 200b described with reference to Fig. 3.
  • Fig. 4 is described with reference to Figs. 1 to 3.
  • the vehicle 200a, 200b has axles 205 with wheels 206 (not indicated in Fig. 4).
  • Each of the wheels 206 is assigned a brake cylinder 295 as part of the braking system 290.
  • the brake cylinder 295 of a respective wheel 206 can be subjected to the braking pressure BP in order to brake the wheel 206 or to exert a braking torque on the wheel 206.
  • Each of the wheels 206 is assigned a bellows 265 as part of the suspension system 260.
  • the bellows pressure pB is present in the bellows 265 of a respective wheel 206.
  • the brake pressure BP and the bellows pressure pB can be measured by the pressure sensor 270.
  • the pressure sensor 270 is a central pressure sensor 270 for measuring the brake pressures BP of a plurality of brake cylinders 295 and for measuring the bellows pressures pB of a plurality of bellows 265.
  • the vehicle 200a, 200b can have a plurality of pressure sensors 270 for measuring the pressure of one or more brake cylinders 295 and/or bellows 265, respectively.
  • the vehicle 200a, 200b has two compressed air lines 299 for conducting air pressure from a towing vehicle 200d (see Fig. 1 ) to the trailer 200c.
  • the vehicle 200a, 200b has two compressed air reservoirs 296 and a plurality of valves 297.
  • the vehicle 200a, 200b has a communication link 298.
  • the communication link 298 is configured for data transmission between the towing vehicle 200d and the trailer 200c.
  • the communication link 298 can, for example, be configured according to the ISO 7638-1:2018-05 standard "Road vehicles - Connectors for the electrical connection of towing vehicles and trailers - Part 2: Connectors for braking systems and equipment of vehicles with a nominal voltage of 24 V" of May 2018.
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a flowchart of a method 100 according to one aspect of the disclosure.
  • the method 100 according to Fig. 5 is a method 100 for operating an electropneumatic braking system 290 for a vehicle 200a, 200b.
  • a vehicle 200a, 200b is described with reference to Figs. 1 to 4.
  • Fig. 5 is described with reference to Figs. 1 to 4.
  • the method 100 according to Fig. 5 comprises: detecting 110 the bellows pressure pB during a braking operation initiated by a braking request BA and achieved with a braking pressure BP.
  • the method 100 comprises: detecting 115 an axle load FA.
  • the method 100 comprises: determining 120 a braking variable B based on the bellows pressure pB and/or a bellows pressure change pD derivable from the bellows pressure pB.
  • the braking variable B is a deceleration AB determined taking into account the axle load FA.
  • the method 100 comprises: determining 130 a brake variable difference BD between the brake variable B and a target brake variable BS that can be determined based on the brake request BA and/or the brake pressure BP.
  • the target brake variable BS is determined based on a sectionally linear relationship 300 between the target brake variable BS and the brake pressure BP.
  • the method 100 comprises: outputting 140 a control signal 251 for adjusting the brake pressure BP as a function of the brake variable difference BD.
  • the control signal 251 is output such that the brake pressure BP is increased or decreased as a function of the brake variable difference BD.
  • the control signal 251 is output such that the brake pressure BP is increased if the brake variable B is smaller than the target brake variable BS.
  • a sectionally linear relationship 300 with a solid line shows a target braking variable BS as a function of the brake pressure BP.
  • the sectionally linear relationship 300 between the target Brake variable BS and brake pressure BP can be stored, for example, in control unit 250 in order to determine target brake variable BS based on the sectionally linear relationship 300 between target brake variable BS and brake pressure BP.
  • Target brake variable BS is substantially greater than brake variable B at a specific brake pressure BP.
  • a brake variable difference BD can thus be determined between brake variable B and target brake variable BS determined based on brake request BA and/or brake pressure BP.
  • Braking magnitude range BB at which the brake pressure BP is regulated is applicable. This is applicable to fully unloaded vehicles 200a, 200b, since a maximum reference pressure may not exceed 7 bar, while a pressure level of 8.5 bar prevails in the trailer 200c. Thus, a reserve of approximately 20% is still available. Additionally and alternatively, the braking operations are typically only light partial braking operations in the pressure range around 1 bar. Such braking operations can be very easily corrected using method 100.
  • the section-by-section linear relationship 300 comprises a first section 301, a second section 302, and a third section 303.
  • first section 301 at a low brake pressure BP, no and/or a low and constant brake variable B is required, since a response pressure must first be exceeded as a threshold value.
  • the brake variable B for example, the standard brake variable BN
  • the brake variable B increases with the brake pressure BP according to a first gradient
  • the brake variable B increases, for example, the standard brake quantity BN, with the brake pressure BP according to a second gradient different from the first gradient.
  • section-by-section linear relationship 300 shown in Fig. 6 is merely exemplary. Additional linear sections may be added, for example, in a drawbar trailer.
  • Fig. 7 shows a schematic representation of a computer-readable medium 400 according to one aspect of the disclosure.
  • the computer-readable medium 400 includes instructions (not shown) that, when executed by a control device 250, cause the control device 250 to perform the method 100 and/or the steps of the method 100 according to Fig. 5.
  • the instructions can be present as program code in any code or language, in particular in code suitable for motor vehicle control systems.
  • the computer-readable medium 400 can be or include any digital data storage device, such as a USB stick, a hard drive, a CD-ROM, an SD card, or an SSD card.
  • the computer program does not necessarily have to be stored on such a computer-readable storage medium, but can also be accessible via the Internet or otherwise.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren (100) zum Betreiben eines elektropneumatischen Bremssystems (290) für ein Fahrzeug (200a), insbesondere ein Nutzfahrzeug (200b). Das Fahrzeug (200a) weist ein pneumatisches Federungssystem (260) mit einem Balg (265) und einen Drucksensor (270) zum Erfassen eines Balgdrucks (pB) des Balgs (265) auf. Der Balgdruck (pB) wird während einer durch eine Bremsanforderung (BA) veranlassten und mit einem Bremsdruck (BP) erzielten Bremsung erfasst. Eine Bremsgröße (B) wird anhand des Balgdrucks (pB) und/oder einer von dem Balgdruck (pB) ableitbaren Balgdruckänderung (pD) ermittelt und eine Bremsgrößendifferenz (BD) zwischen der Bremsgröße (B) und einer anhand der Bremsanforderung (BA) und/oder des Bremsdrucks (BP) bestimmbaren Soll- Bremsgröße (BS) bestimmt. Ein Steuersignal (251 ) zum Anpassen des Bremsdrucks (BP) wird in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz (BD) ausgegeben.

Description

Verfahren zum Betreiben eines elektropneumatischen Bremssystems für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, Steuergerät, und Fahrzeug
Die Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines elektropneumatischen Bremssystems für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wobei das Fahrzeug ein pneumatisches Federungssystem mit einem Balg und einen Drucksensor zum Erfassen eines Balgdrucks des Balgs aufweist. Die Offenbarung betrifft auch ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, und ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem pneumatischen Federungssystem mit einem Balg, mit einem elektropneumatischen Bremssystem mit einem Bremszylinder, einer Drucksensorvorrichtung zum Erfassen eines Balgdrucks des Balgs und eines Bremsdrucks des Bremszylinders und mit einem mit der Drucksensorvorrichtung verbundenen Steuergerät.
Das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, wird im Folgenden als Fahrzeug bezeichnet. Ein derartiges Fahrzeug weist eine Mehrzahl von Rädern auf. Eines oder mehrere der Räder kontaktiert bzw. kontaktieren mit jeweils einer Radaufstandsfläche einen Untergrund. Dabei kann eine Bremskraft die an jeder Radaufstandsfläche wirkende Kraft in Fahrzeuglängsrichtung gegen die Fahrgeschwindigkeit bei einem Abbremsen bzw. Verzögern des Fahrzeugs bezeichnen. Die Bremskraft ist im laufenden Betrieb, d. h. während einer Fahrt bzw. während einer Bremsung, nicht exakt ermittelbar, da an den Reifenaufstandsflächen keine Sensoren zur Messung der Bremskraft angeordnet werden können.
Die Bremskraft und/oder eine mit der Bremskraft zusammenhängende Bremsgröße zu überwachen kann erstrebenswert sein, um über Informationen über einen Zustand bzw. mögliche Defekte einer die Bremskraft erzeugenden Bremse und/oder einer Komponente der Bremse zu erlangen. Insbesondere kann im Laufe der Zeit die Bremswirkung einer einem Rad zugeordneten Bremse mit Bremsbelägen nachlassen. Dies kann durch sogenanntes Einschlafen der Bremsbeläge in Folge unzureichender Temperatureinleitung geschehen. Gründe hierfür können sein: Fahrzeuge mit verschleißfreien Dauerbremsen (Retarder), welche anstelle der Bremsen mit Bremsbelägen genutzt werden, elektrifizierte Fahrzeuge mit Rekuperationseinrichtungen als verschleißfreie Dauerbremsen, häufiges Fahren mit geringer Achslast, so dass vom Bremssystem unter Berücksichtigung der Achslast nur geringe Bremsdrücke ausgesteuert werden, überwiegende Fahrt mit konstanter Geschwindigkeit über lange Strecken, zum Beispiel im Fernverkehr.
WO 2016 / 030699 A1 offenbart ein Verfahren zur Überwachung der Bremsleistung eines Fahrzeugs. Das Verfahren umfasst für zumindest einige Bremsereignisse: Bestimmen eines Bremsbedarfs; Bestimmen der Fahrzeugverzögerung; Definieren eines ersten Datensatzes von Bremsereignissen, wobei jedes Bremsereignis im Datensatz einen ermittelten Bremsbedarf und eine ermittelte Fahrzeugverzögerung umfasst; Anwenden einer statistischen Trendanalysemethode auf den Datensatz, um einen Fahrzeugverzögerungs- und Bremsbedarfstrend zu erzeugen; Bereitstellung einer Fahrzeugverzögerungs- und Bremsbedarfsreferenz; und Vergleichen mindestens eines Trendwerts mit mindestens einem Referenzwert. Anhand dieses Vergleichs kann festgestellt werden, ob das Bremssystem innerhalb akzeptabler Grenzen arbeitet. Es wird auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens offenbart.
Damit ist ein Verfahren bekannt, bei dem eine Überwachung der Anhängerbremswirkung durch ein Messen der Fahrzeugverzögerung durchgeführt wird. Dabei wird mit anderen Worten durch einen Algorithmus während der Fahrt aufgrund vorhandener Sensoren (z.B. Achslast, Raddrehzahlen und Fahrzeugbeschleunigung) berechnet, ob und wie die Verzögerung aufgrund des aktuellen Bremsdruckes zur Fahrzeugmasse korreliert. Da solche Systeme oftmals allein im Anhängefahrzeug implementiert sind und dessen Steuergerät keine Information über eine im ziehenden Fahrzeug verbaute Dauerbremse und/oder Rekuperationseinrichtung hat, können Defekte einzelner Radbremsen des Anhängefahrzeugs unerkannt bleiben. Darüber hinaus werden für eine verbesserte Funktionalität Raddrehzahlsensoren an allen Rädern benötigt, was gerade in Anhängern typischerweise nicht der Fall ist. Bei dreiachsigen Fahrzeugen ist meist nur die mittlere Achse sensiert.
Die am Anmeldetag noch nicht offengelegte DE 10 2022 127 155.2 beschreibt ein Verfahren, welches auf Basis der gemessenen Bremskraft bei einer Abweichung zu einem aktuellen Sollwert eine Warnung ausgibt.
Andere Verfahren erfordern Sensoren an jeder einzelnen Radbremse, was aufwendig, fehleranfällig und kostenintensiv sein kann.
Der Offenbarung liegt die Aufgabe zugrunde, den Stand der Technik zu bereichern und Aspekte des Standes der Technik zu verbessern. Insbesondere löst die Offenbarung die Aufgabe, eine Wiederherstellung einer geforderten Abbremsung bei einer festgestellten Abweichung zu ermöglichen.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 sowie den Gegenständen nach den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Die Unteransprüche geben Weiterbildungen der Offenbarung an.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Verfahren zum Betreiben eines elektropneumatischen Bremssystems für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt, wobei das Fahrzeug ein pneumatisches Federungssystem mit einem Balg und einen Drucksensor zum Erfassen eines Balgdrucks des Balgs aufweist. Der Balgdruck wird während einer durch eine Bremsanforderung veranlassten und mit einem Bremsdruck erzielten Bremsung erfasst. Eine Bremsgröße wird anhand des Balgdrucks und/oder einer von dem Balgdruck ableitbaren Balgdruckänderung ermittelt und eine Bremsgrößendifferenz zwischen der Bremsgröße und einer anhand der Bremsanforderung und/oder des Bremsdrucks bestimmbaren Soll-Bremsgröße bestimmt. Ein Steuersignal zum Anpassen des Bremsdrucks in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz wird ausgegeben.
Dabei wurde erkannt, dass die Bremsgröße, die auf eines der Räder wirken kann, einen Einfluss auf den Druck innerhalb des Balgs haben kann. Ein Bremsen eines Rades führt zu einem an dem Rad wirkenden Bremsmoment und das Bremsmoment führt zu einer Kraft auf den Balg. Der Balg ist dabei dazu eingerichtet, eine Anordnung des Rades relativ zu beispielsweise einem Fahrzeugrahmen des Fahrzeugs zu kontrollieren. Dabei kann sich der Druck innerhalb des Balgs ändern, beispielsweise durch eine der Kraft entgegenwirkende Druckregelung, durch ein Komprimieren des Balgs oder durch ein Ausdehnen des Balgs. Damit kann ein Bremsen des Fahrzeugs zu einer Änderung des Balgdrucks führen. Der Balgdruck kann sensorisch erfasst werden, um die Balgdruckänderung zu ermitteln.
Es wurde erkannt, dass es zwischen der Balgdruckänderung und der auf den Balg wirkende Kraft einen Zusammenhang gibt und die auf den Balg wirkende Kraft von der Bremsgröße abhängt. Daher kann die Balgdruckänderung herangezogen werden, um die Bremsgröße zu bestimmen. Um die Bremsgröße zu bestimmen, kann die Balgdruckänderung mit einer insbesondere fahrzeugspezifischen oder fahrzeugtypspezifischen Konstante multipliziert werden und/oder weitere Beiträge können zur Erhöhung der Genauigkeit berücksichtigt werden.
Damit ist eine Onboard-Messung der Bremsgröße eines Fahrzeugs und insbesondere eines Anhängefahrzeugs möglich. Insbesondere bei einem Anhängefahrzeug ist das Bestimmen der Bremsgröße weitestgehend unabhängig von Einflüssen des Zugfahrzeugs möglich. Das Bestimmen der Bremsgröße vermeidet die Notwendigkeit von zusätzlichen Sensoren, wie Höhensensoren, Kraftsensoren oder Dehnmessstreifen, und es ermöglicht eine zuverlässige und effektive Bestimmung der Bremsgröße. Es kann vermieden werden, dass beispielsweise eine Höhenmessung vorgenommen werden muss und eine Höhenänderung mittels eines komplizierten Zusammenhangs in eine Volumenänderung des Balgs umgerechnet werden muss, um auf die Bremskraft zu schließen.
Gemäß der Offenbarung kann aus der Bremsanforderung und/oder dem Bremsdruck die Soll-Bremsgröße bestimmt werden. Die Soll-Bremsgröße kann dabei eine geforderte Bremsgröße, also eine geforderte Bremskraft und/oder Abbremsung definieren. Das Verfahren ermöglicht durch das Steuersignal im Falle einer Differenz zwischen der Bremsgröße und der Soll-Bremsgröße eine Anpassung des Bremsdrucks, um ein Anpassen, insbesondere ein Ansteigen oder Vermindern, der Bremsgröße zu bewirken. Damit kann sich die Bremsgröße der Soll-Bremsgröße durch das Steuersignal und damit durch die Anpassung des Bremsdrucks angleichen. Damit kann erzielt werden, dass eine geforderte Bremsgröße wiederhergestellt werden kann, wenn beispielsweise eine Bremskraft als Bremsgröße von ihrer Spezifikation abweicht.
Optional wird das Steuersignal derart ausgegeben, dass der Bremsdruck in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz erhöht oder vermindert wird. Mit anderen Worten erfolgt das Ausgeben eines Steuersignals zum Erhöhen des Bremsdrucks in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz. Damit kann erzielt werden, dass eine geforderte Bremsgröße wiederhergestellt werden kann, wenn beispielsweise eine Bremskraft als Bremsgröße von ihrer Spezifikation abweicht, z.B. durch feuchte Bremsbeläge, Flugrost auf den BremsscheibenZ-trommeln und/oder fehlende thermische Aktivierung des Reibmaterials. Somit kann einem Unterbremsen des Fahrzeugs entgegengewirkt werden. Alternativ erfolgt das Ausgeben eines Steuersignals zum Vermindern des Bremsdrucks in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz. Dies kann insbesondere bei besonders leistungsfähigen Bremssystemen von Relevanz sein, falls die Bremsgröße zu stark ist und reduziert werden muss. Somit kann einem Überbremsen des Fahrzeugs entgegengewirkt werden.
Optional wird das Steuersignal derart ausgegeben, dass der Bremsdruck erhöht wird, wenn die Bremsgröße kleiner als die Soll-Bremsgröße ist. Dabei wurde erkannt, dass eine Erhöhung des Bremsdrucks typischerweise zu einer Erhöhung der Bremsgröße führt. Damit kann die Bremsgröße der Soll-Bremsgröße angeglichen werden. Wenn die Bremsgröße gleich der oder größer als die Soll-Bremsgröße ist, kann das Steuersignal entbehrlich sein.
Optional wird das Steuersignal derart ausgegeben, dass der Bremsdruck angepasst wird, wenn die Bremsgrößendifferenz einen Schwellwert überschreitet. Dabei wurde erkannt, dass eine nur geringe Bremsgrößendifferenz, also eine Bremsgrößendifferenz unterhalb des Schwellwerts, durch eine Auslegung des Bremssystems und von dessen Steuerreserve kompensierbar und/oder durch eine Mindestanforderung an die Bremsgrößendifferenz tolerierbar ist. Damit kann das Steuersignal bei einer nur geringen Bremsgrößendifferenz entbehrlich sein.
Optional wird der Bremsdruck derart erhöht, dass mindestens die Soll-Bremsgröße bei dem Bremsdruck ausgeregelt wird. Dabei wurde erkannt, dass es typischerweise einen funktionalen Zusammenhang zwischen Bremsdruck und Bremsgröße gibt. Der funktionale Zusammenhang kann genutzt werden, um die Soll-Bremsgröße als Bremsgröße bei dem gegebenen Bremsdruck auszuregeln.
Optional wird der Bremsdruck derart angepasst, dass eine normierte Norm- Bremsgröße und/oder eine Bremsgröße innerhalb eines vorbestimmten Bremsgrößenbereichs bei dem Bremsdruck ausgeregelt wird. Dabei wurde erkannt, dass es typischerweise für einen definierten Bremsdruck eine normierte, also eine festgelegte, Norm-Bremsgröße optional mit einem als Toleranzbereich zu betrachtenden Bremsgrößenbereich gibt. Dies kann genutzt werden, um die Norm- Bremsgröße als Bremsgröße und/oder eine Bremsgröße in dem Bremsgrößenbereich bei dem gegebenen Bremsdruck auszuregeln. Weicht die Bremsgröße vergleichsweise stark von ihrer Spezifikation ab, kann die Erhöhung der Bremskraft erweitert werden, indem nicht nur eine spezifizierte Soll-Bremsgröße ausgeregelt wird, sondern diese derart gesteigert wird, dass die Bremsgröße am maximalen, oberen Rand des Bremsgrößenbereich liegt. Dadurch kann der thermische Eintrag in die Bremse, der zu ihrer Konditionierung erforderlich ist, weiter erhöht werden.
Optional kann in dem Verfahren eine Achslast erfasst werden und die Bremsgröße eine unter Berücksichtigung der Achslast bestimmte Abbremsung sein. Die Abbremsung kann ein Verhältnis beziehungsweise ein Quotient aus einer Bremskraft und der Achslast sein. Damit kann die Bremsgröße ein aufschlussreiches Maß für die erzielbare Verzögerung durch die Funktion des Bremssystems sein.
Optional wird die Soll-Bremsgröße anhand eines abschnittsweise linearen Zusammenhangs zwischen der Soll-Bremsgröße und dem Bremsdruck bestimmt. Dabei wurde erkannt, dass die Bremsgröße typischerweise abschnittsweise linear mit dem Bremsdruck zusammenhängt. Die Bremsgröße kann beispielsweise unterhalb eines Schwellwerts des Bremsdrucks konstant sein und oberhalb des Schwellwerts mit dem Bremsdruck steigen. Demgemäß wurde erkannt, dass ebenfalls ein abschnittsweise linearer Zusammenhang zwischen dem Bremsdruck und der Soll- Bremsgröße gefordert und/oder erwartet ist. Dieser Zusammenhang kann genutzt werden, um bei einer Bremsanforderung mit einem Bremsdruck effektiv und eindeutig auf die Soll-Bremsgröße zu schließen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium, umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch ein Steuergerät dieses veranlassen, das oben beschriebene Verfahren und/oder die Schritte des oben beschriebenen Verfahrens durchzuführen, bereitgestellt. Optional umfasst das Computerprogramm und/oder computerlesbare Medium Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch ein Steuergerät dieses veranlassen, ein als optional und/oder vorteilhaft beschriebenes Merkmal des oben beschriebenen Verfahrens zu realisieren, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.
Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Steuergerät für ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, bereitgestellt. Dabei ist das Steuergerät dazu eingerichtet, das oben beschriebene Verfahren durchzuführen. Optional ist das Steuergerät dazu eingerichtet, ein als optional und/oder vorteilhaft beschriebenes Merkmal des oben beschriebenen Verfahrens zu realisieren, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.
Optional ist das Steuergerät zum Ermitteln der Bremsgröße und/oder zum Bestimmen der Bremsgrößendifferenz zum Übermitteln des Bremsdrucks, der Bremsanforderung, der Balgdruckänderung und/oder des Balgdrucks an eine von dem Steuergerät verschiedene Datenverarbeitungsvorrichtung des Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeug, eingerichtet. Dabei kann die Datenverarbeitungsvorrichtung die Ermittlung der Bremsgröße bewerkstelligen. Damit wird erzielt, dass von dem Steuergerät, beispielsweise einem Bremsensteuergerät beziehungsweise einem Zentralsteuergerät eines Anhängers, nur den Balgdruck oder die Balgdruckänderung betreffende Daten verarbeitet, insbesondere erfasst und übermittelt, werden müssen. Gemäß einem Aspekt der Offenbarung wird ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem pneumatischen Federungssystem mit einem Balg, mit einem elektropneumatischen Bremssystem mit einem Bremszylinder, einer Drucksensorvorrichtung zum Erfassen eines Balgdrucks des Balgs und eines Bremsdrucks des Bremszylinders und mit einem mit der Drucksensorvorrichtung verbundenen oben beschriebenen Steuergerät bereitgestellt. Das pneumatische Federungssystem kann mehrere Bälge und das elektropneumatische Bremssystem mehrere Bremszylinder aufweisen und die Drucksensorvorrichtung kann einen Balgdruck genau eines, mehrerer oder aller der Bälge und einen Bremsdruck genau eines, mehrerer oder aller der Bremszylinder erfassen. Optional ist das Fahrzeug dazu eingerichtet, ein als optional oder vorteilhaft beschriebenes Merkmal des oben beschriebenen Verfahrens zu realisieren und/oder weist eines der als oben als optional und/oder vorteilhaft Merkmale auf, um einen damit verbundenen technischen Effekt zu erzielen.
Optional ist das Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, ein Anhängefahrzeug eines mehrgliedrigen Fahrzeugs. Damit erfolgt die Bestimmung der Bremsgröße im Anhängefahrzeug, insbesondere eines Sattelaufliegers. Das oben beschriebene Verfahren ist aber prinzipiell auch auf Zugfahrzeuge beziehungsweise Fahrzeuge anwendbar, deren Achsen mit Anhängefahrzeugen vergleichbaren Fahrwerkskonstruktionen aufweisen und bei denen sich das Bremsmoment über die Luftfederbälge abstützt. Durch Anwendung des Verfahrens in dem Anhängefahrzeug kann eine Zugabstimmung erzielt werden, also eine jeweilige Abbremsung von Zugfahrzeug und Anhängefahrzeug mit möglichst gleicher Abbremsung. Damit können Schub- und/oder Zugkräfte zwischen dem Zugfahrzeug und dem Anhängefahrzeug vermindert und/oder vermieden werden.
Weitere Merkmale der Offenbarung sowie deren technische Effekte ergeben sich aus den Figuren und der Beschreibung der in den Figuren gezeigten bevorzugten Ausführungsformen. Dabei zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einem Aspekt der Offenbarung; Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Details eines Fahrzeugs, insbesondere Nutzfahrzeugs, gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
Fig. 3 eine schematische Darstellung eines Anhängers als ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
Fig. 4 eine schematische Darstellung eines Anhängers als ein Fahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Ablaufplans eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der Offenbarung;
Fig. 6 einen abschnittsweise linearen Zusammenhang zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem Aspekt der Offenbarung; und
Fig. 7 eine schematische Darstellung eines computerlesbaren Mediums gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs 200a, insbesondere Nutzfahrzeugs 200b, gemäß einem Aspekt der Offenbarung.
Das Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, wird im Folgenden als Fahrzeug 200a, 200b bezeichnet. Das Fahrzeug 200a, 200b ist ein Landfahrzeug. Das Fahrzeug 200a, 200b ist ein mehrgliedriges Fahrzeug 201 beziehungsweise eine Fahrzeugkombination und weist in dem gezeigten Beispiel ein Zugfahrzeug 200d und ein an das Zugfahrzeug 200d gekuppelten Anhänger beziehungsweise ein Anhängefahrzeug 200c auf. In einer anderen Ausführungsform kann das Fahrzeug 200a, 200b auch mehrere Anhängefahrzeuge 200c aufweisen (nicht gezeigt) oder durch ein Anhängefahrzeug 200c gebildet sein.
Ein derartiges Fahrzeug 200a, 200b weist eine Mehrzahl von n schematisch indizierten Achsen 205 auf. Dabei kann das Anhängefahrzeug 200c eine (nicht gezeigt) oder mehrere der Achsen 205 aufweisen. An jeder der Achsen 205 weist das Fahrzeug 200a, 200b der jeweiligen Achse 205 zugeordnete Räder 206 auf (siehe Fig. 2). Eines oder mehrere der Räder 206 kontaktiert bzw. kontaktieren mit jeweils einer Radaufstandsfläche einen Untergrund (nicht gezeigt). Dabei kann eine Bremskraft FB (siehe Figuren 2 bis 4) als eine an jeder Radaufstandsfläche wirkende Kraft in Fahrzeuglängsrichtung gegen die Fahrgeschwindigkeit bei einem Abbremsen bzw. Verzögern des Fahrzeugs 200a, 200b wirken. Die Bremskraft FB ist eine Bremsgröße B. Ebenfalls ist eine Abbremsung AB eine Bremsgröße B, die das Verzögern des Fahrzeugs 200a, 200b charakterisiert. Dabei ist die Abbremsung AB beispielsweise definiert als das Verhältnis aus Bremskraft FB und einer Achslast FA.
Details des Fahrzeugs 200a, 200b sind mit Bezug zu Fig. 2 bis 4 beschrieben.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Details eines Fahrzeugs 200a, 200b, gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Dabei zeigt Fig. 2 eine
Achskonstruktion. Eine derartige oder prinzipiell ähnlich wirkende Achskonstruktion ist typisch für ein Anhängefahrzeug 200c.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist demgemäß einen Fahrzeugrahmen 210 auf. Der Fahrzeugrahmen 210 ist eine Blech- und/oder Rohrkonstruktion, weist eine tragende Funktion auf und Fahrwerkskomponenten sind mit dem Fahrzeugrahmen 210 verbunden. Insbesondere weist das Fahrzeug 200a, 200b ein pneumatisches Federungssystem 260 auf, das mit dem Fahrzeugrahmen 210 verbundene Komponenten aufweist.
Das pneumatische Federungssystem 260 umfasst insbesondere einen einem Rad 206 und/oder einer Achse 205 zugeordneten Balg 265 beziehungsweise
Luftfederbalg. Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst eine Vorrichtung, um Druckluft zum Befüllen des Balgs 265 bereitzustellen (siehe Fig. 4). Ein Befüllen des Balgs 265 und/oder Entlüften des Balgs 265 ist durch Ventile 297 (siehe Fig. 4) des Fahrzeugs 200a, 200b möglich.
Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst ein die Achse 205 bildendes Achsrohr 207. Das Achsrohr 207 ist seitenweise fest mit einem Achslenker 220 des Fahrzeugs 200a, 200b verbunden. Der Achslenker 220 ist an einer Seite des Achslenkers 220 drehbar durch eine einen Bolzen umfassende Lagerung 230 mit dem Fahrzeugrahmen 210 verbunden. Auf der anderen, der Lagerung 230 abgewandten Seite des Achslenkers 220 ist der Balg 265 angeordnet, mit dessen Hilfe das Fahrzeug 200a, 200b gefedert und gedämpft werden kann und die Achse 205 optional in der Höhe verstellbar ist. Dafür ist der Achslenker 220 mit dem Achsrohr 207 verbunden. Ein Abstand 11 zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205 beziehungsweise dem Achsrohr 207 definiert eine Länge eines an der Lagerung 230 abgestützten und an der Achse 205 angreifenden Hebels. Der Abstand 11 zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205 kann vermessen werden und ist eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Das Fahrzeug 200a, 200b umfasst einen Drucksensor 270. Der Drucksensor 270 ist dazu eingerichtet, einen Balgdruck pB zu messen. Der Drucksensor 270 kann zum Messen von Balgdrücken pB mehrerer Bälge 265 eingerichtet sein (siehe Fig. 4). Der Balgdruck pB ist dabei der Druck, der im Innenraum des Balgs 265 herrscht. Der Balg 265 weist eine Wirkfläche Aeff auf, die zusammen mit dem Balgdruck pB eine durch den Balg 265 vermittelte Kraft definieren.
Die Lagerung 230 ist in einer Höhe h angeordnet. Die Höhe h ist definiert als der vertikale Abstand zwischen der Lagerung 230 und dem Untergrund und/oder der Radaufstandsfläche. Die Höhe h kann gemessen werden und/oder ist durch einen Radius des Rades 206 abschätzbar. Die Höhe h ist im Wesentlichen eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Der Achslenker 220 weist eine Länge I0 des Achslenkers 220 auf. Die Länge I0 des Achslenkers 220 ist definiert als der Abstand zwischen der Lagerung 230 und dem Balg 265 entlang des Achslenkers 220. Die Länge I0 des Achslenkers 220 definiert somit eine Länge eines an der Lagerung 230 abgestützten und an dem Balg 265 angreifenden Hebelarms. Die Länge I0 des Achslenkers 220 kann vermessen werden und ist eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist ein nicht in Fig. 2 gezeigtes Bremssystem 290 (siehe Fig. 4) zum Bremsen des Rads 206 auf. Das Bremssystem 290 ist dazu eingerichtet, ein Bremsmoment auf das Rad 206 auszuwirken, um die Drehbewegung des Rads 206 durch eine an der Radaufstandsfläche angreifende Bremskraft FB zu verzögern. Durch die in Fig. 2 gezeigte Konstruktion führt ein an dem Rad 206 angreifendes Bremsmoment und somit die Bremskraft FB zu einer Gegenkraft auf den Balg 265 beziehungsweise zu einer durch Bremsen bedingten Kraft FBB auf den Balg 265. Die Bremskraft FB führt somit zu einer Balgdruckänderung pD im Balg 265. Der Balgdruck pB und somit die Balgdruckänderung pD sowie ein Bremsdruck BP, mit dem das Bremssystem 290 beaufschlagt wird, ist durch den Drucksensor 270 messbar und kann an ein Steuergerät 250 des Fahrzeugs 200a, 200b (siehe Figuren 3 und 4) übermittelt werden.
An dem Balg 265 greifen Kräfte FBA, FBS, FBB an, die folgende Komponenten umfassen: eine statische Kraft FBS auf den Balg 265, also eine aus einem statischen Beitrag der Achslast FA resultierende Kraft; eine Kraft FBB aus einer Abstützung des Bremsmomentes, und eine Kraft FBA aufgrund einer Achslastverlagerung S, also einer dynamischen Achslastverlagerung bei Verzögerung beziehungsweise einen dynamischen Beitrag der Achslast FA.
Die Kräfte FBA, FBS, FBB und der Balgdruck pB stehen in folgendem Verhältnis: FBA+FBS+FBB = pB ■ 2 ■ Aeff. Mit anderen Worten ist die Summe der Kraft FBA auf den Balg 265 durch die Achslastverlagerung S plus die statische Kraft FBS auf den Balg 265 plus die Kraft FBB auf den Balg 265 gleich zweimal dem Produkt aus dem Balgdruck pB und der Wirkfläche Aeff. Dabei resultiert der Faktor Zwei aus der Anzahl der Bälge 265 pro Achse 205, ist eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante und kann in anderen Ausführungsbeispielen eine andere ganze Zahl sein.
Nachfolgend wird erläutert, wie die einzelnen Anteile der auf den Balg 265 wirkenden Kräfte FBA, FBS, FBB berechnet werden können.
Die effektive Wirkfläche Aeff des Balgs 265 kann vermessen oder aus Daten einer lastabhängigen Bremskraftberechnung ermittelt werden oder den Datenblättern der Balg- oder Achshersteller entnommen werden und ist eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante. Die entsprechenden Daten der lastabhängigen Bremskraftberechnung sind typischerweise in einem Steuergerät 250, insbesondere einem Bremsensteuergerät eines Anhängefahrzeugs, hinterlegt. Dabei ist in dem Steuergerät 250 typischerweise ein Zusammenhang zwischen einer Masse des Fahrzeugs 200a, 200b und dem Balgdruck pB hinterlegt. Die Wirkfläche Aeff ergibt sich dann als (mb - mu) ■ g ■ 11 / (2 ■ (pb - pu) ■ I0), wobei mb die Masse des beladenen Fahrzeugs 200a, 200b, mu die Masse des unbeladenen Fahrzeugs 200a, 200b, pb der Balgdruck pB des beladenen Fahrzeugs 200a, 200b, pu der Balgdruck pB des unbeladenen Fahrzeugs 200a, 200b, 10 die Länge des Achslenkers 220, 11 der Abstand zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205 und g der Ortsfaktor sind.
Die Kraft FBS aus der statischen Achslast auf den Balg 265 ist gleich dem Produkt des statischen Anteils der Achslast FA, statisch und dem Abstand 11 zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205 geteilt durch die Länge IO des Achslenkers 220: FBS = FA, statisch ■ 11/10.
Durch Beobachtung und Speicherung des Balgdrucks pB bei Bremsbeginn kann ein geeigneter Referenzdruck pRef für die Balgdruckänderung pD gebildet werden, sodass im Verlauf der Bremsung nur eine Auswertung der Balgdruckänderung pD notwendig ist. Die Balgdruckänderung pD bezeichnet den Anstieg des Balgdrucks pB während der Bremsung verglichen mit dem Balgdruck pB vor der Bremsung. Dabei kann zum Berechnen der Balgdruckänderung pD der maximale Balgdruck pB während der Bremsung herangezogen werden, um mit dem Referenzdruck pRef die Balgdruckänderung pD zu berechnen.
Aus der Bildung von einer Kräfte- beziehungsweise Momentensumme ergibt sich für den Zusammenhang zwischen Bremskraft FB und Abstützkraft beziehungsweise der Kraft FBB auf den Balg 265 folgende Gleichung: FB = FBB ■ 10 / h, also die Bremskraft FB ist gleich der Kraft FBB auf den Balg 265 multipliziert mit der Länge 10 eines Achslenkers 220 geteilt durch die Höhe h der Lagerung 230.
Die Berechnungsvorschrift für die Bremskraft FB unter Vernachlässigung der Achslastverlagerung (siehe Fig. 3) ergibt sich dann zu: FB = pD ■ 2 ■ Aeff ■ 10 / h, also die Bremskraft FB ist gleich zweimal dem Produkt aus der Wirkfläche Aeff und der Länge 10 des Achslenkers 220 geteilt durch die Höhe h der Lagerung 230. Dabei ist der Term 2 ■ Aeff ■ 10 / h eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante. Eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante kann beispielsweise im Speicher des Steuergeräts 250 hinterlegt sein. Speziell bei einem Sattelauflieger, der typischerweise mehrere zu einem Achsaggregat zusammengefasst Achsen 205 aufweist, sind die Bälge 265 dieser Achsen 205 gänzlich oder zumindest seitenweise miteinander verbunden. Somit kann die Bremskraft FB des Fahrzeugs 200a, 200b und/oder des Achsaggregats ermittelt werden.
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Anhängers 200c als ein Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Dabei kann eine Achse 205 oder es können mehrere Achsen 205 und das pneumatische Federungssystem 260 des Anhängers 200c wie mit Bezug zu Fig. 2 beschrieben ausgebildet sein. Fig. 3 wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 und 2 beschrieben.
Damit der Anhänger 200c an das Zugfahrzeug 200d (siehe Fig. 1 ) angekuppelt werden kann, weist der Anhänger 200c gemäß Fig. 3 einen Königszapfen 280 auf, über den Kräfte zwischen dem Anhänger 200c und dem Zugfahrzeug 200d übertragen werden können.
Insbesondere kann bei einer Bremsung des Zugfahrzeugs 200b eine Zapfenbremskraft FBZ, also eine auf den Königszapfen 280 über das Zugfahrzeug 200d auf den Anhänger 200c wirkende Kraft beziehungsweise insbesondere deren horizontale Komponente, übertragen werden. Die Zapfenbremskraft FBZ ergibt sich aus dem Umstand, dass das Zugfahrzeug 200d die Masse des Anhängers 200c, die auf einer Sattelplatte des Zugfahrzeugs 200d aufliegt, abbremst. Der Königszapfen 280 ist in einer Zapfenhöhe hZ als ein vertikaler Abstand zwischen dem Königszapfen 280 und dem Untergrund und/oder der Radaufstandsfläche angeordnet. Die Zapfenhöhe hZ ist eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Der Anhänger 200c weist einen Schwerpunkt 202 auf. Zum Ermitteln des Schwerpunkts 202 kann eine gleichmäßige Beladung des Anhängers 200c angenommen werden. Die Fahrdynamik des Anhängers 200c kann durch eine Fahrzeugverzögerung D bei einem Bremsvorgang charakterisiert werden. Der Schwerpunkt 202 ist in einer Schwerpunkthöhe hM angeordnet, welche geschätzt und/oder aus Daten der Bremsberechnung des Fahrzeugs 200a, 200b entnommen werden kann. Abweichungen von den Annahmen, beispielsweise zwischen der angenommenen und tatsächlichen Schwerpunkthöhe hM führen nur zu unwesentlichen Abweichungen in den folgenden Betrachtungen. Die Schwerpunkthöhe hM ist im Wesentlichen eine fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstante.
Werden Einflüsse der Achslastverlagerung S bei der Bremsung berücksichtigt, so kann die Berechnung der Bremsgröße B beziehungsweise der Bremskraft FB und/oder der Abbremsung AB verbessert werden. Dafür werden Annahmen, z.B. für die Schwerpunkthöhe hM und die durch den Königszapfen 280 übertragene Zapfenkraft FBZ getroffen. Die dynamische Achslastverlagerung S bei der Bremsung führt zu einer Entlastung des hinteren Achsaggregats des Sattelaufliegers und so zu einer Kraft FBA auf den Balg 265 durch die Achslastverlagerung S. Diese Kraft FBA auf den Balg 265 durch die Achslastverlagerung S kann unter Einbeziehung von Verzögerung D und Schwerpunkthöhe hM des Anhängers 200c wie folgt ermittelt werden: FBA = (-m ■ D ■ hM + FBZ ■ hZ ) ■ 11 / (n ■ leff ■ I0), also Kraft FBA auf den Balg 265 durch die Achslastverlagerung S ist gleich dem Quotient aus dem Abstand 11 zwischen der Lagerung 230 und der Achse 205 und dem Produkt aus der Anzahl n der Achsen 205, dem effektiven Radstand leff und der Länge I0 des Achslenkers 220 multipliziert mit der Summe aus dem Produkt der Masse m des Fahrzeugs 200, 200b, der Verzögerung D und der Schwerpunkthöhe hM und dem Produkt aus der Zapfenbremskraft FBK und der Zapfenhöhe hZ. Dabei ist der effektive Radstand leff ein Maß für den horizontalen Abstand zwischen dem Königzapfen 280 und den Achsen 205 und definiert eine Länge eines an dem Königszapfen 280 angreifenden und den Achsen 205 abgestützten Hebels. Falls beispielsweise mehrere Achsen 205 gleichermaßen belastet sind, ist der effektive Radstand leff relativ zu dem effektiven Aufstandspunkt definiert. Bei beispielsweise drei gleichermaßen belasteten Achsen 205 ist der effektive Aufstandspunkt an einer zweiten, mittleren Achse 205 angeordnet; bei zwei gleichermaßen belasteten Achsen 205 ist der effektive Aufstandspunkt genau zwischen den zwei Achsen 205 angeordnet. Die Verzögerung D des Fahrzeugs 200a, 200b kann mithilfe eines Beschleunigungssensors und/oder mithilfe von Raddrehzahlsensoren gemessen werden. Die weiteren geometrischen Daten ergeben sich aus der Bauart des Fahrzeugs 200a, 200b und sind fahrzeugspezifische beziehungsweise fahrzeugtypspezifische Konstanten. Aus obiger Gleichung für die Achslastverlagerung wird deutlich, dass die Einflüsse durch die Achslastverlagerung aufgrund des im Verhältnis zur Schwerpunkthöhe hM und der Zapfenhöhe hZ langen effektiven Radstandes leff des Sattelaufliegers beziehungsweise Anhängers 200c gering sind.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist das Steuergerät 250 auf. Das Steuergerät 250 ist beispielsweise ein Zentralsteuergerät beziehungsweise ein Bremsensteuergerät. Das Steuergerät 250 ist mit dem Drucksensor 170 (siehe Fig. 2 und 4) verbindbar oder verbunden, um den Balgdruck pB zu erfassen.
Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, eine Bremsanforderung BA zu erfassen. Die Bremsanforderung BA kann beispielsweise durch einen Fahrer des Zugfahrzeugs 200d und/oder durch eine automatisierte Fahrfunktion definiert sein. Die Bremsanforderung BA kann dabei den Bremsdruck BP umfassen und/oder definieren.
Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, anhand der Bremsanforderung BA und/oder des Bremsdruck BP eine Soll-Bremsgröße BS zu bestimmen. Dabei wird die Soll-Bremsgröße BS anhand eines abschnittsweise linearen Zusammenhangs 300 zwischen der Soll-Bremsgröße BS und des Bremsdrucks BP bestimmt (siehe Fig. 6). Das Steuergerät 250 ist dazu eingerichtet, zwischen der Bremsgröße B und der Soll-Bremsgröße BS eine Bremsgrößendifferenz BD (siehe Fig. 6) zu bestimmen und anhand dessen ein Steuersignal 251 zum Anpassen, also zum Erhöhen und/oder Erniedrigen, des Bremsdrucks BP auszugeben.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist eine Datenverarbeitungsvorrichtung 255 auf. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 255 ist zur kabellosen Kommunikation mit einem fahrzeugexternen Server (nicht gezeigt) eingerichtet. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 255 ist mit dem Steuergerät 250 kommunikationstechnisch verbunden. Das Steuergerät 250 kann zum Ermitteln 120 der Bremsgröße B und/oder zum Bestimmen 130 einer Bremsgrößendifferenz BD zum Übermitteln des Bremsdrucks BP, einer Bremsanforderung BA, der Balgdruckänderung pD und/oder des Balgdrucks pB an die von dem Steuergerät 250 verschiedene Datenverarbeitungsvorrichtung 255 eingerichtet sein. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 255 kann das Steuersignal 251 gemäß dem Verfahren 100 nach Fig. 5 bestimmen und/oder die von dem Steuergerät 250 empfangenen Daten an den fahrzeugexternen Server übermitteln, der die Bremsgröße B und/oder die Soll-Bremsgröße BS bestimmt. Die Datenverarbeitungsvorrichtung 255 ist beispielsweise eine Telematikvorrichtung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Anhängers 200c als ein Fahrzeug 200a, insbesondere Nutzfahrzeug 200b, gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das Fahrzeug 200a, 200b gemäß Fig. 4 ist das mit Bezug zu Fig. 3 beschriebene Fahrzeug 200a, 200b. Fig. 4 wird unter Bezugnahme auf Figuren 1 bis 3 beschrieben.
Dabei weist das Fahrzeug 200a, 200b die Achsen 205 mit den Rädern 206 (nicht in Fig. 4 indiziert) auf. Jedem der Räder 206 ist als Bestandteil des Bremssystems 290 ein Bremszylinder 295 zugeordnet. Der Bremszylinder 295 eines jeweiligen Rades 206 kann mit dem Bremsdruck BP beaufschlagt werden, um das Rad 206 zu bremsen beziehungsweise ein Bremsmoment auf das Rad 206 auszuüben. Jedem der Räder 206 ist als Bestandteil des Federungssystems 260 ein Balg 265 zugeordnet. In dem Balg 265 eines jeweiligen Rades 206 liegt der Balgdruck pB vor.
Der Bremsdruck BP und der Balgdruck pB sind von dem Drucksensor 270 messbar. Der Drucksensor 270 ist ein zentraler Drucksensor 270 zum Messen der Bremsdrücke BP mehrerer Bremszylinder 295 und zum Messen der Balgdrücke pB mehrerer Bälge 265. In einer anderen Ausführungsform kann das Fahrzeug 200a, 200b mehrere Drucksensoren 270 zum Messen des Drucks jeweils eines oder mehrerer Bremszylinder 295 und/oder Bälge 265 aufweisen.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist zwei Druckluftleitungen 299 zum Leiten eines Luftdrucks von einem Zugfahrzeug 200d (siehe Fig. 1 ) zu dem Anhänger 200c auf. Zum Speichern und/oder Einstellen von Drücken weist das Fahrzeug 200a, 200b zwei Druckluftspeicher 296 und eine Mehrzahl von Ventilen 297 auf.
Das Fahrzeug 200a, 200b weist eine Kommunikationsverbindung 298 auf. Die Kommunikationsverbindung 298 ist zur Datenübertragung zwischen dem Zugfahrzeug 200d und dem Anhänger 200c eingerichtet. Die Kommunikationsverbindung 298 kann beispielsweise gemäß Norm ISO 7638-1 :2018-05 „Straßenfahrzeuge - Steckvorrichtungen für die elektrische Verbindung von Zugfahrzeugen und Anhängefahrzeugen - Teil 2: Steckvorrichtung für Bremssysteme und Bremsausrüstung von Fahrzeugen mit 24 V Nennspannung“ vom Mai 2018 ausgebildet sein.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufplans eines Verfahrens 100 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das Verfahren 100 gemäß Fig. 5 ist ein Verfahren 100 zum Betreiben eines elektropneumatischen Bremssystems 290 für ein Fahrzeug 200a, 200b. Ein derartiges Fahrzeug 200a, 200b ist mit Bezug zu Figuren 1 bis 4 beschrieben. Fig. 5 wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 4 beschrieben.
Das Verfahren 100 gemäß Fig. 5 weist auf: Erfassen 110 des Balgdrucks pB während einer durch eine Bremsanforderung BA veranlassten und mit einem Bremsdruck BP erzielten Bremsung.
Das Verfahren 100 weist auf: Erfassen 115 einer Achslast FA.
Das Verfahren 100 weist auf: Ermitteln 120 einer Bremsgröße B anhand des Balgdrucks pB und/oder einer von dem Balgdruck pB ableitbaren Balgdruckänderung pD. Die Bremsgröße B ist eine unter Berücksichtigung der Achslast FA bestimmte Abbremsung AB.
Das Verfahren 100 weist auf: Bestimmen 130 einer Bremsgrößendifferenz BD zwischen der Bremsgröße B und einer anhand der Bremsanforderung BA und/oder des Bremsdrucks BP bestimmbaren Soll-Bremsgröße BS. Die Soll-Bremsgröße BS wird anhand eines abschnittsweise linearen Zusammenhangs 300 zwischen der Soll- Bremsgröße BS und des Bremsdrucks BP bestimmt. Das Verfahren 100 weist auf: Ausgeben 140 eines Steuersignals 251 zum Anpassen des Bremsdrucks BP in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz BD. Das Steuersignal 251 wird derart ausgegeben, dass der Bremsdruck BP in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz BD erhöht oder vermindert wird. Das Steuersignal 251 wird derart ausgegeben, dass der Bremsdruck BP erhöht wird, wenn die Bremsgröße B kleiner als die Soll-Bremsgröße BS ist. Alternativ wird das Steuersignal 251 derart ausgegeben, dass der Bremsdruck BP verringert wird, wenn die Bremsgröße B größer als die Soll-Bremsgröße BS ist. Das Steuersignal 251 wird derart ausgegeben, dass der Bremsdruck BP angepasst wird, wenn die Bremsgrößendifferenz BD einen Schwellwert überschreitet. Der Bremsdruck BP wird derart erhöht, dass mindestens die Soll-Bremsgröße BS bei dem Bremsdruck BP ausgeregelt wird. Der Bremsdruck BP wird derart angepasst, dass eine normierte Norm-Bremsgröße BN und/oder eine Bremsgröße B innerhalb eines vorbestimmten Bremsgrößenbereichs BB bei dem Bremsdruck BP ausgeregelt wird.
Fig. 6 zeigt einen abschnittsweise linearen Zusammenhang 300 zum Durchführen eines Verfahrens 100 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Ein derartiger abschnittsweise linearer Zusammenhang 300 kann dazu verwendet werden, um anhand einer Bremsanforderung BA und/oder eines Bremsdrucks BP eine Soll- Bremsgröße BS zu bestimmen. Fig. 6 wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 beschrieben.
Der abschnittsweise lineare Zusammenhang 300 gemäß Fig. 6 zeigt einen funktionalen Zusammenhang zwischen der Abbremsung AB als Bremsgröße B und dem Bremsdruck BP.
Wie durch die gepunktete Linie gezeigt kann sich eine Bremsgröße B als Antwort auf einen Bremsdruck BP bei einer Bremsung einstellen. Die Bremsgröße B kann wie mit Bezug zu Fig. 1 bis 5 beschrieben ermittelt werden.
In Fig. 6 zeigt ein abschnittsweise linearer Zusammenhang 300 mit einer durchgezogenen Linie eine Soll-Bremsgröße BS in Abhängigkeit von dem Bremsdruck BP. Der abschnittsweise lineare Zusammenhang 300 zwischen der Soll- Bremsgröße BS und dem Bremsdruck BP kann beispielsweise in dem Steuergerät 250 gespeichert sein, um die Soll-Bremsgröße BS anhand des abschnittsweise linearen Zusammenhangs 300 zwischen der Soll-Bremsgröße BS und dem Bremsdruck BP zu bestimmen. Die Soll-Bremsgröße BS ist bei einem bestimmten Bremsdruck BP im Wesentlichen größer als die Bremsgröße B. Für einen bestimmten Bremsdruck BP kann so eine Bremsgrößendifferenz BD zwischen der Bremsgröße B und der anhand der Bremsanforderung BA und/oder des Bremsdrucks BP bestimmten Soll-Bremsgröße BS ermittelt werden.
Damit die Soll-Bremsgröße BS ausgeregelt und/oder ausgesteuert werden kann, erfolgt das Ausgeben 140 des Steuersignals 251 zum Anpassen beziehungsweise gemäß dem gezeigten Beispiel zum Erhöhen des Bremsdrucks BP in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz BD. Dabei wird der Bremsdruck BP um eine Bremsdruckdifferenz DBP erhöht, um bei gegebener Performance des Bremssystems 290 die Soll-Bremsgröße BS zu erreichen. Der Bremsdruck BP wird durch die Bremsdruckdifferenz DBP derart erhöht, dass mindestens die Soll- Bremsgröße BS bei dem Bremsdruck BP ausgeregelt wird. Dabei wird der Bremsdruck BP derart erhöht, dass eine normierte Norm-Bremsgröße BN überschritten und eine Bremsgröße B innerhalb eines vorbestimmten
Bremsgrößenbereichs BB bei dem Bremsdruck BP ausgeregelt wird. Dies ist bei voll ausgeladenen Fahrzeugen 200a, 200b anwendbar, da ein maximaler Bezugsdruck 7 bar nicht überschreiten darf, im Anhänger 200c aber ein Druckniveau von 8,5 bar herrscht. Somit liegt noch eine Reserve von etwa 20 % vor. Zusätzlich und alternativ sind die Bremsungen typischerweise lediglich leichte Teilbremsungen im Druckbereich um 1 bar. Derartige Bremsungen können sehr einfach mit dem Verfahren 100 korrigiert werden.
Der abschnittsweise lineare Zusammenhang 300 weist einen ersten Abschnitt 301 , einen zweiten Abschnitt 302 und einen dritten Abschnitt 303 auf. In dem ersten Abschnitt 301 bei einem kleinen Bremsdruck BP ist keine und/oder eine geringe und konstante Bremsgröße B gefordert, da zunächst ein Ansprechdruck als Schwellwert zu überschreiten ist. In dem zweiten Abschnitt 302 wächst die Bremsgröße B, beispielsweise die Norm-Bremsgröße BN, mit dem Bremsdruck BP gemäß einer ersten Steigung und in dem dritten Abschnitt 303 wächst die Bremsgröße B, beispielsweise die Norm-Bremsgröße BN, mit dem Bremsdruck BP gemäß einer von der ersten Steigung verschiedenen zweiten Steigung.
Der abschnittsweise lineare Zusammenhang 300 gemäß Fig. 6 ist dabei nur exemplarisch. Weitere lineare Abschnitte können beispielsweise bei einem Deichselanhänger hinzutreten.
Fig. 7 zeigt eine schematische Darstellung eines computerlesbaren Mediums 400 gemäß einem Aspekt der Offenbarung. Das computerlesbare Medium 400 umfasst Befehle (nicht gezeigt), die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch ein Steuergerät 250 dieses veranlassen, das Verfahren 100 und/oder die Schritte des Verfahrens 100 gemäß Fig. 5 durchzuführen.
Die Befehle können als ein Programmcode in einem beliebigen Code beziehungsweise in einer beliebigen Sprache vorliegen, insbesondere in einem Code, der für Steuerungen von Kraftfahrzeugen geeignet ist. Das computerlesbare Medium 400 kann ein beliebiges digitales Datenspeichergerät sein oder umfassen, wie zum Beispiel einen USB-Stick, eine Festplatte, eine CD-ROM, eine SD-Karte oder eine SSD-Karte. Das Computerprogramm muss nicht zwingend auf einem solchen computerlesbarem Speichermedium gespeichert sein, sondern kann auch über das Internet oder anderweitig abrufbar sein.
Bezuqszeichen (Teil der Beschreibung)
100 Verfahren
110 Erfassen eines Balgdrucks
115 Erfassen einer Achslast
120 Ermitteln
130 Bestimmen
140 Ausgeben
200a Fahrzeug
200b Nutzfahrzeug
200c Anhänger, Anhängefahrzeug
200d Zugfahrzeug
201 mehrgliedriges Fahrzeug
202 Schwerpunkt
205 Achse
206 Rad
207 Achsrohr
210 Fahrzeugrahmen
220 Achslenker
230 Lagerung
250 Steuergerät
251 Steuersignal
255 Datenverarbeitungsvorrichtung
260 pneumatisches Federungssystem
265 Balg
270 Drucksensor
280 Königszapfen
290 Bremssystem
295 Bremszylinder
296 Druckluftspeicher
297 Ventil
298 Kommunikationsverbindung
299 Druckluftleitung 300 abschnitsweise linearer Zusammenhang
301 erster Abschnitt
302 zweiter Abschnitt
303 dritter Abschnitt
400 computerlesbares Medium
AB Abbremsung
Aeff Wirkfläche
B Bremsgröße
BA Bremsanforderung
BB Bremsgrößenbereich
BD Bremsgrößendifferenz
BN Norm-Bremsgröße
BP Bremsdruck
BS Soll-Bremsgröße
D Fahrzeugverzögerung
DBP Bremsdruckdifferenz
FA Achslast
FB Bremskraft
FBA Kraft auf Balg, Achslastverlagerung
FBB durch Bremsen bedingte Kraft auf Balg
FBS statische Kraft auf Balg
FBZ Zapfenbremskraft h Höhe einer Lagerung hM Schwerpunkthöhe hZ Zapfenhöhe leff effektiver Radstand
10 Länge eines Achslenkers
11 Abstand zwischen Lagerung und Achse n Anzahl von Achsen pB Balgdruck pD Balgdruckänderung pRef Referenzdruck
S Achslastverlagerung

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren (100) zum Betreiben eines elektropneumatischen Bremssystems (290) für ein Fahrzeug (200a), insbesondere ein Nutzfahrzeug (200b), wobei das Fahrzeug (200a) ein pneumatisches Federungssystem (260) mit einem Balg (265) und einen Drucksensor (270) zum Erfassen eines Balgdrucks (pB) des Balgs (265) aufweist, wobei das Verfahren (100) aufweist:
Erfassen (110) des Balgdrucks (pB) während einer durch eine Bremsanforderung (BA) veranlassten und mit einem Bremsdruck (BP) erzielten Bremsung;
Ermitteln (120) einer Bremsgröße (B) anhand des Balgdrucks (pB) und/oder einer von dem Balgdruck (pB) ableitbaren Balgdruckänderung (pD);
Bestimmen (130) einer Bremsgrößendifferenz (BD) zwischen der Bremsgröße (B) und einer anhand der Bremsanforderung (BA) und/oder des Bremsdrucks (BP) bestimmbaren Soll-Bremsgröße (BS); und
Ausgeben (140) eines Steuersignals (251 ) zum Anpassen des Bremsdrucks (BP) in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz (BD).
2. Verfahren (100) nach Anspruch 1 , wobei das Steuersignal (251 ) derart ausgegeben wird, dass der Bremsdruck (BP) in Abhängigkeit von der Bremsgrößendifferenz (BD) erhöht oder vermindert wird.
3. Verfahren (100) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Steuersignal (251 ) derart ausgegeben wird, dass der Bremsdruck (BP) erhöht wird, wenn die Bremsgröße (B) kleiner als die Soll-Bremsgröße (BS) ist.
4. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Steuersignal (251) derart ausgegeben wird, dass der Bremsdruck (BP) angepasst wird, wenn die Bremsgrößendifferenz (BD) einen Schwellwert überschreitet.
5. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Bremsdruck (BP) derart erhöht wird, dass mindestens die Soll-Bremsgröße (BS) bei dem Bremsdruck (BP) ausgeregelt wird.
6. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Bremsdruck (BP) derart angepasst wird, dass eine normierte Norm-Bremsgröße (BN) und/oder eine Bremsgröße (B) innerhalb eines vorbestimmten Bremsgrößenbereichs (BB) bei dem Bremsdruck (BP) ausgeregelt wird.
7. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Verfahren (100) aufweist: Erfassen (115) einer Achslast (FA); und die Bremsgröße (B) eine unter Berücksichtigung der Achslast (FA) bestimmte Abbremsung (AB) ist.
8. Verfahren (100) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Soll- Bremsgröße (BS) anhand eines abschnittsweise linearen Zusammenhangs (300) zwischen der Soll-Bremsgröße (BS) und dem Bremsdruck (BP) bestimmt wird.
9. Computerprogramm und/oder computerlesbares Medium (400), umfassend Befehle, die bei der Ausführung des Programms bzw. der Befehle durch ein Steuergerät (250) dieses veranlassen, das Verfahren (100) und/oder die Schritte des Verfahrens (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
10. Steuergerät (250) für ein Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), wobei das Steuergerät (250) dazu eingerichtet ist, das Verfahren (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 durchzuführen.
11 . Steuergerät (250) nach Anspruch 10, wobei das Steuergerät (250) zum Bestimmen (130) der Bremsgröße (B) zum Übermitteln (135) der Balgdruckänderung (pD) und/oder des Balgdrucks (pB) an eine von dem Steuergerät (250) verschiedene Datenverarbeitungsvorrichtung (255) des Fahrzeugs (200a), insbesondere Nutzfahrzeugs (200b), eingerichtet ist.
12. Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), mit einem pneumatischen Federungssystem (260) mit einem Balg (265), mit einem elektropneumatischen Bremssystem (290) mit einem Bremszylinder (295), einer Drucksensorvorrichtung (270) zum Erfassen eines Balgdrucks (pB) des Balgs (265) und eines Bremsdrucks (BP) des Bremszylinders (295) und mit einem mit der Drucksensorvorrichtung (270) verbundenen Steuergerät (250) nach Anspruch 10 oder 11 .
13. Fahrzeug (200a), insbesondere Nutzfahrzeug (200b), nach Anspruch 12, wobei das Fahrzeug (200a) ein Anhängefahrzeug (200c) eines mehrgliedrigen Fahrzeugs (201) ist oder aufweist.
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