DE102005041556A1 - Verfahren zur Bestimmung eines Vordrucks in einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage - Google Patents

Verfahren zur Bestimmung eines Vordrucks in einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage Download PDF

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Bestimmung eines zwischen einem Hauptbremszylinder und einem Einlassventil eines Radbremszylinders einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage herrschenden Vordrucks vorgeschlagen, welches den Vordruck unter Berücksichtigung des Verlaufs einer Nachlaufspannung eines getaktet betriebenen Motors einer Pumpe, welche zur Rückförderung von Bremsflüssigkeit aus einem Niederdruckspeicher in den Hauptbremszylinder verwendet wird, bestimmt, wobei mehrere Kenngrößen des Spannungsverlaufs gemessen und jeweils zur Bestimmung eines Vordruckwertes herangezogen werden und wobei eine Bewertung der Qualität und/oder Zuverlässigkeit der gemessenen Kenngrößen, eine Filterung und/oder Aufbereitung der Kenngrößen und/oder der daraus bestimmten Vordruckwerte bei mangelnder Qualität und/oder Zuverlässigkeit der gemessenen Kenngrößen, eine Mittelung der aus den verschiedenen Kenngrößen bestimmten Vordruckwerte, wobei nur Druckwerte von ähnlicher Größe berücksichtigt werden und ein zeitliche Mittelung der Vordruckwerte zur Dämpfung von Fluktuationen durchgeführt wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung eines Vordrucks bei einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie eine Druckregelvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
  • Zum optimalen Einsatz von elektronischen Bremssystemen, insbesondere von Antiblockiersystemen (ABS) und Fahrstabilitätsregelungen (z.B. ESP), ist es vorteilhaft, die Ansteuerung der einem Radbremszylinder jeweils zugeordneten Ein- und Auslassventile unter Berücksichtigung des so genannten Vordrucks, d.h. des Drucks zwischen dem Hauptbremszylinder und dem Einlassventil, durchzuführen. Es ist möglich, diesen Druck mittels eines Drucksensors zu erfassen, wobei zu diesem Zweck einsetzbare Sensoren jedoch sehr teuer sind.
  • Aus der DE 199 46 777 A1 ist ein Verfahren bekannt, welches zur Abschätzung eines zwischen einem Hauptbremszylinder und einem Einlassventil eines Radbremszylinders einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage herrschenden Vordrucks die Nachlaufspannung eines getaktet betriebenen Motors einer Pumpe, welche zur Rückförderung von Bremsflüssigkeit aus einer ausgangsseitig von dem Radbremszylinder angeordneten Speicherkammer in den Hauptbremszylinder verwendet wird, und den in der Speicherkammer ermittelten oder gemessenen Speicherkammerdruck verwendet. Eine Aussage über die Genauigkeit des abgeschätzten Druckwerts wird nicht gemacht.
    •
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem der Vordruck genau und zuverlässig in einfacher Weise bestimmbar ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst.
  • Die Erfindung geht dabei von der Idee aus, dass verschiedene, unterschiedlich stark von dem zu bestimmenden Vordruck abhängige Kenngrößen des Spannungsverlaufs am getaktet, insbesondere durch Pulsweiten Modulation (PWM), betriebenen Motor der Rückförderpumpe bestimmt werden. Aus jeder dieser Größen wird unter Zugrundelegung eines funktionalen Zusammenhangs, insbesondere eines linearen Zusammenhangs, und mittels der Ergebnisse von Eichmessungen ein Vordruck bestimmt. Der Einfluss von Messfehlern, Ausreißern oder sonstigen kurzzeitigen Störungen in dem Spannungsverlauf wird erfindungsgemäß durch die Vielzahl der Kenngrößen, durch die Bewertung der gemessenen Größen, insbesondere anhand von weiteren Messdaten wie z.B. dem Füllstand eines Niederdruckspeichers, und durch die gezielte Filterung, Aufbereitung und Mittelung der Daten minimiert. So wird eine aussagekräftige, quantitative Aussage über den Vordruck möglich.
  • Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann auf den Einsatz von Drucksensoren verzichtet werden, wobei unter Berücksichtigung des erfindungsgemäß bestimmten Vordrucks eine Bremsregelung deutlich verbessert werden kann. Vorteilhafterweise kann der erfindungsgemäß bestimmte Vordruck auch zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines vorhandenen Drucksensors verwendet werden. Im Fehlerfall des Drucksensors kann der sonst mit dem Drucksensor gemessene Vordruck durch den erfindungsgemäß bestimmten Vordruck ersetzt werden.
  • Die Erfindung umfasst weiterhin eine elektrohydraulische Druckregelvorrichtung gemäß den Ansprüchen 8 und 9.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren kann in elektronischen Bremssystemen für Kraftfahrzeuge oder in elektronischen Steuerungen zur Regelung der Fahrdynamik von Kraftfahrzeugen verwendet werden.
    •
  • Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren.
  • Es zeigen
  • 1 eine schematische Darstellung eines Fahrzeugbremssystems mit lediglich einem dargestellten Radbremskreis und
  • 2 eine schematische Darstellung des Verlaufs der Motorspannung während eines An-Aus-An-Zyklus der Versorgungsspannung am Motor.
  • Aus der 1 geht exemplarisch ein Bremskreis einer schlupfgeregelten Kraftfahrzeugbremsanlage 1 hervor, wobei lediglich ein Radbremskreis dargestellt ist. Die Bremsanlage 1 umfasst ein Bremsgerät mit einem Hauptbremszylinder 2, welcher über eine hydraulische Verbindung 4 und eine Verteilvorrichtung 5, welche eine Hydraulikeinheit 6 und eine Elektronikeinheit 7 umfasst, mit einer Radbremse 8 verbunden ist. Die Hydraulikeinheit 6 verfügt über einen Aufnahmekörper für hydraulische und elektrohydraulische Bauelemente wie elektromagnetisch betätigbare Einlass- und Auslassventile 9, 10 für jede Radbremse 8. In der Verbindung 4 – noch vor einem stromlos geöffneten Einlassventil 9 für die besagte Radbremse – befindet sich ein Abzweig 11 zu einem zweiten Radbremskreis. Ausgehend von der Radbremse 8 führt ein Rücklaufanschluss 12 über das stromlos geschlossene Auslassventil 10 zu einem Niederdruckspeicher 13, welcher ein, aus der Radbremse 8 infolge ABS-Regelzyklen abgelassenes Volumen von Hydraulikflüssigkeit aufzunehmen vermag. Der Niederdruckspeicher 13 speist eine Saugseite einer motorangetriebenen Pumpe 14. Diese ist vorzugsweise vom Typ Radialkolbenpumpe und verfügt über jeweils ein Saugventil auf der Saugseite und ein Druckventil auf der Druckseite. Motor 15 und Pumpe 14 sind vorzugsweise als Aggregat (Motor-Pumpen-Aggregat) ausgebildet und erlauben eine Rückförderung abgelassener Hydraulikflüssigkeit in Richtung Hauptbremszylinder 2. Es versteht sich, dass das Bremssystem zusätzliche Funktionali täten wie beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung (ASR) oder Fahrstabilitätsregelung (ESP) aufweisen kann, was ein dem Einlassventil 9 vorgeschaltetes, elektromagnetisch ansteuerbares und stromlos geöffnetes Trennventil erfordert.
  • Während einer ABS-Regelung stellt sich infolge von Druckabbauvorgängen über das Auslassventil 10 eine Druckdifferenz am Einlassventil 9 ein. Das aus der Radbremse 8 entwichene Volumen gelangt in den Niederdruckspeicher 13. Gleichzeitig wird die Pumpe 14 aktiviert und fördert das abgelassene Volumen – gegen den anliegenden Vordruck – wieder zurück in Richtung Hauptbremszylinder 2 und vor das Einlassventil 9.
  • Der elektrische Motor 15 der Pumpe 14 basiert grundsätzlich auf einer fremderregten Gleichstrommaschine, insbesondere einer permanentmagneterregten Kommutatormaschine, deren Geschwindigkeit über eine Pulsweitenmodulation (PWM) einer konstanten Versorgungsspannung gesteuert wird. Dabei ist eine vorgegebene Anzahl von Geschwindigkeitsstufen (beispielsweise 1–12) möglich. Zur Drehzahlsteuerung wird innerhalb eines festen Intervalls (ein PWM-Zyklus, beispielsweise t = 60ms) die Dauer der Ein- und der Ausschaltphase der am Motor anliegenden Versorgungsspannung moduliert. Eine Vollaussteuerung des Motors (Geschwindigkeitsstufe 12) entspricht einer anliegenden Versorgungsspannung (Einschaltphase) über das gesamte vorgenannte Intervall. Bei geringerer Aussteuerung wird die Versorgungsspannung des Motors nach einer gewissen Zeit abgeschaltet (beispielsweise für Geschwindigkeitsstufe 8 nach 40ms), bleibt für den Rest des PMW-Zyklus (beispielsweise für Geschwindigkeitsstufe 8 20ms) ausgeschaltet (Aus schaltphase) und wird erst wieder mit Beginn der Einschaltphase des nächsten PWM-Zyklus eingeschaltet. Mit abnehmender Aussteuerung (Geschwindigkeitsstufe) nimmt die Pulsweite der Einschaltphase (Versorgungsspannung am Motor an) ab und die Pulsweite der Ausschaltphase (Versorgungsspannung am Motor aus) zu.
  • In 2 ist der Spannungsverlauf am Motor während eines An-Aus-An-Zyklus der Versorgungsspannung des Motors schematisch abgebildet. In der PWM-Einschaltphase E entspricht die Motorspannung etwa der maximal verfügbaren Versorgungsspannung. Während der PWM-Ausschaltphase A wirkt der Motor 15 als Generator und es kann eine Generatorspannung abgegriffen werden. In 2 sind einige, für das beispielsgemäße Verfahren relevante Kenngrößen des Spannungsverlaufs eingezeichnet: der letzte Spannungswert bei noch eingeschalteter Versorgungsspannung UOnL, der erste Spannungswert bei wieder eingeschalteter Versorgungsspannung UOnF, der erste Spannungswert nach ausgeschalteter Versorgungsspannung UOff, die Differenz zwischen dem letzten Spannungswert bei noch eingeschalteter Versorgungsspannung und dem ersten Spannungswert nach ausgeschalteter Versorgungsspannung UFall, der niedrigste erreichte Spannungswert bei ausgeschalteter Versorgungsspannung UMin, die Summe der Spannungswerte bei ausgeschalteter Versorgungsspannung USum, die Steigung des Spannungsabfalls bei ausgeschalteter Versorgungsspannung USlope, die Differenz zwischen dem niedrigsten erreichten Spannungswert bei ausgeschalteter Versorgungsspannung und dem ersten Spannungswert bei wieder eingeschalteter Versorgungsspannung URise, Zeit tFall, bis die Spannung auf Null absinkt.
  • Jede dieser Kenngrößen des Spannungsverlaufs kann bei Zugrundelegung eines funktionalen Zusammenhangs und der Ergebnisse von Eichmessungen zur Bestimmung eines Wertes für den Vordruck verwendet werden. Um eine möglichst schnelle, einfach zu kontrollierende und zu überwachende Auswertung im Prozessor des elektronischen Bremssystems durchführen zu können, wird beispielsgemäß ein einfacher, linearer Zusammenhang zwischen einer Kenngröße U und dem Vordruck P gewählt: P = P0 + P1 × U
  • Dabei ist U eine der oben beispielsgemäß beschriebenen Kenngrößen des Spannungsverlaufs des Motors. Die Parameter P0 und P1 für jede Kenngröße können aus Eichmessungen gewonnen werden.
  • Zur Bestimmung eines Wertes für den Vordruck, welcher möglichst wenig von Messfehlern, Ausreißern oder sonstigen kurzzeitigen Störungen in dem Spannungsverlauf beeinflusst ist, werden beispielsgemäß die folgenden Maßnahmen durchgeführt, es ist jedoch auch im Sinne der Erfindung, wenn nur eine oder ein Teil der Maßnahmen durchgeführt werden.
  • Es wird eine Bewertung der Qualität und/oder Zuverlässigkeit der gemessenen Kenngrößen, d.h. des Spannungsverlaufs am Pumpenmotor, durchgeführt. Darauf basierend wird dann gegebenenfalls eine Filterung und/oder Aufbereitung der Daten vorgenommen. Störungen im Spannungsverlauf treten bevorzugt dann auf, wenn einer oder beide Niederdruckspeicher im Bremskreis leer ist/sind oder wenn die Pumpe sich zwischen zwei Geschwindigkeitsstufen befindet. Ist der Spannungsverlauf ungestört und liegt keiner der beiden genannten Fälle vor, sind die Kenngrößen zuverlässig und es wird aus ihnen je ein Wert für den Vordruck mittels des linearen Zusammenhangs bestimmt. Treten Störungen im Signal auf und/oder liegt einer der beiden genannten Fälle vor, werden die Kenngrößen als unzuverlässig eingestuft. Es ist dann die einfachste Möglichkeit, den zuletzt zuverlässig bestimmten Wert des Vordrucks so lange beizubehalten, wie die Kenngrößen unzuverlässig sind. Im Fall von ein oder zwei leeren Niederdruckspeichern ist es auch vorteilhaft, die Kenngrößen, obwohl sie als unzuverlässig eingestuft sind, zur Bestimmung eines Vordrucks heranzuziehen. Bevorzugt wird im Fall von ein oder zwei leeren Niederdruckspeichern eine Mittelung der Ergebnisse aus den beiden Vorgehensweisen vorgenommen, d.h. der zuletzt zuverlässig bestimmte Wert des Vordrucks und der aus den unzuverlässig eingestuften Kenngrößen bestimmte Wert des Vordrucks werden gemittelt.
  • Die aus den verschiedenen Kenngrößen pro PWM-Zyklus bestimmten Vordruckwerte werden gemittelt, um den letztendlichen Vordruck zu erhalten. Da, wenn keine Mess- oder Auswertefehler vorliegen, die aus den verschiedenen Kenngrößen bestimmten Vordrucke annährend gleich sein sollten, werden zur Elimination von Ausreißern bei der Mittelung von mehr als zwei Druckwerten bevorzugt nur Druckwerte von ähnlicher Größe berücksichtigt (Mittelung ohne Extremwerte).
  • Diese Mittelung kann jeweils am Ende des PWM-Zyklus, wenn alle Kenngrößen verfügbar sind, vorgenommen werden, d.h. einmal pro PWM-Zyklus. Vorzugsweise wird eine Mittelung zweimal pro PWM-Zyklus vorgenommen, da zu einem früheren Zeitpunkt während des PWM-Zyklus die Kenngrößen UOnL, UOff und UFall vorhanden sind, während die anderen Kenngrößen erst am Ende des PWM-Zyklus verfügbar sind.
  • Zur Dämpfung von Fluktuationen ist es außerdem bevorzugt, eine weitere, zeitliche Mittelung durchzuführen, d.h. der nächste Vordruckswert Pi' ergibt sich durch Mittelung des zuletzt bestimmten Vordrucks Pi-1 mit dem aktuell ausgewerteten Vordruck Pi: Pi' = (Pi-1 + Pi)/2

Claims (9)

  1. Verfahren zur Bestimmung eines zwischen einem Hauptbremszylinder und einem Einlassventil eines Radbremszylinders einer Kraftfahrzeug-Bremsanlage herrschenden Vordrucks, welches den Vordruck unter Berücksichtigung des Verlaufs einer Nachlaufspannung eines getaktet betriebenen Motors einer Pumpe, welche zur Rückförderung von Bremsflüssigkeit aus einem Niederdruckspeicher in den Hauptbremszylinder verwendet wird, bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Kenngrößen des Spannungsverlaufs gemessen und jeweils zur Bestimmung eines Vordruckwertes herangezogen werden und dass ein oder mehrere, insbesondere alle, der folgenden Schritte durchgeführt werden: – Bewertung der Qualität und/oder Zuverlässigkeit der gemessenen Kenngrößen, – Filterung und/oder Aufbereitung der Kenngrößen und/oder der daraus bestimmten Vordruckwerte bei mangelnder Qualität und/oder Zuverlässigkeit der gemessenen Kenngrößen, – Mittelung der aus den verschiedenen Kenngrößen bestimmten Vordruckwerte, wobei nur Druckwerte von ähnlicher Größe berücksichtigt werden, und – zeitliche Mittelung der Vordruckwerte zur Dämpfung von Fluktuationen
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Kenngrößen des Spannungsverlaufs während eines An-Aus-An-Zykluses der Versorgungsspannung am Mo tor zwei oder mehrere der folgenden Größen umfassen: letzter Spannungswert bei noch eingeschalteter Versorgungsspannung UOnL, erster Spannungswert bei wieder eingeschalteter Versorgungsspannung UOnF, erster Spannungswert nach ausgeschalteter Versorgungsspannung UOff, Differenz zwischen dem letzten Spannungswert bei noch eingeschalteter Versorgungsspannung und dem ersten Spannungswert nach ausgeschalteter Versorgungsspannung UFall, niedrigster erreichter Spannungswert bei ausgeschalteter Versorgungsspannung UMin, Summe der Spannungswerte bei ausgeschalteter Versorgungsspannung USum, Steigung des Spannungsabfalls bei ausgeschalteter Versorgungsspannung USlope, Differenz zwischen dem niedrigsten erreichten Spannungswert bei ausgeschalteter Versorgungsspannung und dem ersten Spannungswert bei wieder eingeschalteter Versorgungsspannung URise, Zeit tFall, bis die Spannung auf Null absinkt.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Kenngröße des Spannungsverlaufs ein linearer Zusammenhang zwischen Kenngröße und Vordruck angenommen wird, dessen zwei Parameter aus Eichmessungen gewonnen werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bewertung der Qualität und/oder Zuverlässigkeit der gemessenen Kenngrößen der Füllzustand leer/nicht leer mindestens eines, insbesondere zweier, Niederdruckspeicher(s) herangezogen wird.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei mangelnder Qualität und/oder Zuverlässigkeit der gemessenen Kenngrößen kein Vordruckwert aus den Kenngrößen bestimmt wird, sondern der zuletzt zuverlässig bestimmte Vordruckwert beibehalten wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass trotz mangelnder Qualität und/oder Zuverlässigkeit der gemessenen Kenngrößen ein Vordruckwert aus den Kenngrößen bestimmt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittelung der nach den Verfahren nach Anspruch 5 und 6 bestimmten Vordruckwerte durchgeführt wird.
  8. Elektrohydraulische Druckregelvorrichtung, insbesondere in einem elektronischen Kraftfahrzeugbremssystem, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verfahren gemäß den Ansprüchen 1 bis 7 durchgeführt wird.
  9. Druckregelvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der bestimmte Vordruck als Regelgröße zur Regelung von Bremseingriffen und/oder als Vergleichswert zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit eines Drucksensors verwendet wird.
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