Fahrdynamiksysteme / Elektronisches Bremsenmanagement

Automatische Stabilitäts Control ASC

Steht das Fahrzeug mit einem der beiden angetriebenen Rädern auf griffigem, mit dem anderen aber auf glattem Untergrund, neigt ein Rad beim Anfahren zum Durchdrehen. Ähnlich der Funktion eines geregelten Sperrdifferentials wird das Traktionsproblem gelöst, indem das Rad, das zum Durchdrehen neigt, automatisch soweit abgebremst wird, bis das zweite Antriebsrad genügend Drehmoment zum Anfahren übertragen kann. So sichert die Schlupfregelung das spurtreue Anfahren auch bei kritischen Fahrbahnverhältnissen. Jeder Regeleingriff des ASC wird dem Fahrer durch eine blinkende Anzeigenlampe (Blinkleuchte) im Kombiinstrument angezeigt. Zum Anfahren in tiefem Schnee, auf sehr lockerem Untergrund oder bei Fahren mit Schneeketten empfiehlt es sich, die ASC-Funktion per Knopfdruck auszuschalten, weil hier hoher Schlupf den Vortrieb verbessert.

Motorschleppmomentenregelung MSR

Wenn der Motor beim Herunterschalten zu viel Bremsmoment auf die Antriebsräder aufbringt, besteht besonders auf glatter Fahrbahn die Gefahr, dass die Antriebsräder blockieren. Dadurch kann der Wagen ins Rutschen kommen und instabil werden. Die MSR, eine sinnvolle Erweiterung der ASC erkennt solche Grenzsituationen durch die Auswertung der Signale von den Raddrehzahlsensoren. Über den Datenaustausch von Motor- und Getriebesteuerung wird eine Gegenmaßnahme eingeleitet und umgekehrt wie beim ASC-Einsatzetwas Gas gegeben, bis die Räder wiederrutschfrei rollen. Bei Automatikgetrieben werden Schaltvorgänge solange unterdrückt, bis die kritische Situation bereinigt ist. Nicht nur beim Herunterschalten, sondern auch beim schnellen Gaswegnehmen auf glatter Fahrbahn erweist sich die MSR als segensreiche Erweiterung der ASC-Funktion.

Dynamische Stabilitäts Control DSC 

(bekannt auch als ESP von Bosch, s.a. Bericht zum ESP)

Die DSC, als neue, zusätzliche Funktion integriert mit ABS, ASC und MSR, erhöht die Fahrsicherheit bei abrupten Ausweichmanövern oder plötzlichen Gefahrensituationen bei Kurvenfahrt. Sie überwacht alle Betriebszustände des Autos auf sichere Spurhaltung und Fahrstabilität. Durch den gezieltenselektiven Einsatz der einzelnen Radbremsen und den Eingriff in die Antriebssteuerung verhindert die DSC das Ausbrechen (s.a. Übersteuern oder Untersteuern?) eines Fahrzeugs im Grenzbereich. Es unterstützt den Fahrer bei seiner Aufgabe, den Wagen auch auf schnee- und eisglatter Fahrbahn sicher auf Kurs zu halten. Die DSC besteht im wesentlichen aus den zusätzlichen Sensoren zum Erfassen der Fahrzustände, dem Hydrauliksystem zum Aufbau der Bremskräfte und der Software. Wer die Funktion des DSC verstehen will, sollte sich etwas mit der Physik eines Fahrzeugs im Grenzbereich auseinandersetzen.

Cornering Brake Control CBC

Eine Erweiterung des ABS, das die Fahrstabilität besonders beim Bremsen in Kurven erhöht, ist die Cornering Brake Control CBC. Bremsmanöver in der Kurve können mit dem Risiko verbunden sein, dass das Fahrzeug durch die Verlagerung der Radlasten instabil wird. Deshalb sorgt CBC schon bei Bremsdrücken unterhalb der ABS-Regelschwelle durch unterschiedlich hohe Bremsdrücker rechts und links für stabilisierende Gegenmomente. Dadurch, dass die kurveninneren Räder schwächer abgebremst werden als die auf der Außenseite, entsteht ein Moment, das der eindrehenden Gierbewegung beim Kurvenbremsen entgegenwirkt.

Auch wenn das Fahrzeug so starkabgebremst wird, dass das ABS arbeitet, achtet die CBC darauf, dass die Bremskräfte so verteilt sind, dass der Wagen wie vom Fahrer gewünscht in die Kurve gelenkt und stabilisiert wird.

Dynamische Bremsen Control DBC

Mit dem Modelljahr 1999 wurde die DSC bei den BMW der 5er- und 7er-Reihe um eine weitere Funktion zur Verbesserung der aktiven Sicherheit erweitert. Durchschnittliche Autofahrerverschenken in der Regel wichtigen Bremsweg, da sie nicht kräftig genug die Bremse betätigen, um an allen vier Rädern die bestmögliche Verzögerung zu erzielen. Oft sind es auch nur die Bremsen an der Vorderachse, die durch das leichte Pulsierendem Fahrer signalisieren, dass das ABS aktiv ist. Anstatt den Druck weiter zu verstärken, um auch die Bremse an der Hinterachse in den Regelbereich zu bringen, verringern viele Autofahrer den Druck aufs Pedal und verschenken so die vielleicht entscheidenden Meter Bremsweg. Die Dynamische Bremsen Control unterstützt den Fahrer aktiv bei Gefahrenbremsungen, indem die Bremskraft unabhängig vom Pedaldruck soweit erhöht wird, bis die bestmögliche Verzögerung erzielt ist.

Das elektronische Bremsen Management EBM, das die Funktionen ABS, ASC, DSC und DBC verknüpft, erkennt daraus, wie schnell und stark der Fahrer das Pedal betätigt, ob es sich um eine normale oder Notbremsung handelt. Die Software veranlasst den schnellstmöglichen Druckaufbau, um so rasch wie möglich die maximale Bremskraft zur Verfügung zu stellen. Bei einer Notbremsung wird der Druck an allen vier Radbremsen bis zum Regelbereich des ABS erhöht, um die optimale Verzögerung zu erreichen. Im Gegensatz zu pneumatisch verstärkten Systemen ist mit der hydraulischen Bremskraftverstärkung eine Vollbremsung wesentlich besser zu dosieren.

Für die Umsetzung der DBC-Funktion sind keine zusätzlichen Bauteile erforderlich, denn zum Druckaufbau wird die Hydraulikeinheit der DSC, zur Erkennung des Fahrerwunsches, der DSC-Drucksensor mitbenutzt.

Diagramm DBC

Active Cruise Control ACC 

Neben den Systemen zur Erhöhung der Sicherheit kann die Infrastruktur des EBM auch zur Komfortsteigerung eingesetzt werden. Eine der möglichen Anwendungen ist die Weiterentwicklung des Geschwindigkeitsreglers, die Active Cruise Control ACC. Die ACC unterstützt den Fahrer vor allem auf Autobahnen und Schnellstraßen bei der Einhaltung der situationsgerechten Abstände und Geschwindigkeiten. Über Tasten im Multifunktionslenkrad wird wie beim herkömmlichen Geschwindigkeitsregler die Wunschgeschwindigkeit eingestellt, die im Tachometer angezeigt wird.

Ein Radarsensor in der Fahrzeugfront sendet Radarsignale aus, die von vorausfahrenden Fahrzeugen reflektiert werden. Die ACC ermittelt daraus den Abstand zum Vordermann und die Relativgeschwindigkeit zwischen beiden Fahrzeugen, so dass bis zu einer Entfernung von rund 120 Metern auf den vorausfahrenden Verkehr reagiert werden kann. Ist der vorausfahrende Verkehr langsamer als die Wunschgeschwindigkeit, nimmt das System Gas weg und verzögert bei Bedarf die Geschwindigkeit durch automatischen Bremseingriff über das EBM so lange, bis ein der Situation angepasster Abstand zum Vordermannhergestellt ist. Der Fahrer kann das Abstandsregelverhaltendes Systems individuell variieren, ohne jedoch den gesetzlich zulässigen Bereich zu verlassen.

Setzt der Fahrer zum Überholen an und wechselt auf eine freie Spur, beschleunigt das System ohne Zutun des Fahrers wieder bis zur Wunschgeschwindigkeit. ACC bietet dem Fahrer mehr Komfort und entlastet ihn. In kritischen Situationen muss er aber nach wie vor durch Bremsen die Verantwortung übernehmen.

Blick in die Zukunft: Brake-by-Wire

Bei der praktischen Auslegung des Bremsen Managements haben die BMW Ingenieure neben der konventionellen Form auf hydraulischer Basis eine weitere Option: Die Brake-by-Wire-Technik. Dabei kann es sich um ein elektro-hydraulisches Systemhandeln, bei dem lediglich die Befehlsübertragung vom Bremspedal zur Hydraulikeinheit im Vergleich zu heutigen Anlagen durch elektronische Signale ersetzt wird. Ebenso ist aber auch eine rein elektrische Bremse denkbar, die über elektro-mechanisch betätigte Bremszangen verfügt. da wegen der Ausfallsicherheit zwei autonome Stromkreise zur Energieversorgung notwendig sind.

Das Integrierte Chassis Management ICM

Die Visionen der BMW Entwickler enden mit dem Elektronischen Bremsen Management noch längst nicht. Der nächste Schritt könnte das Integrierte Chassis Management ICM sein, das die EBM-Funktionen mit weiteren Fahrwerksregelsystemen vernetzt. Durch Verknüpfung der Schlupfregelfunktionen mit Systemen, wie der Elektronische Dämpfer Control EDC oder dem Wankausgleich, wie er im neuen Land Rover Discovery eingesetzt wird, lässt sich das Kraftschlusspotential der Reifen noch bessernutzen. Außerdem kann durch die Kombination der DSC-Funktion mit aktiven Lenkeingriffen an der Vorder- und Hinterachse die Fahrstabilität weiter verbessert werden. Der Einsatz moderner Technik ermöglichtes, bei gesteigerter aktiver Sicherheit komfortabler und entspannter ans Ziel zu kommen. Da sich der Fahrerstärker auf seine Aufgabe konzentrieren und in kritischen Situationen sein Fahrzeug besser beherrschen kann, rückt die Freude am Fahren noch mehr in den Vordergrund. Trotz der Unterstützung kann und will die Technik den Fahrer aber nicht aus seiner Verantwortung nehmen.

Diagramm Fahrdynamik Systeme