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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff
von Anspruch 1.
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Aus
der
DE 103 41 027
A1 ist ein Verfahren zur Längsregelung (ACC) entsprechend
7 bekannt,
welches in bzw. mit einem verbreitet eingesetzten zweikreisigen
ABS/ESP-Kraftfahrzeugbremsensteuergerät mit Pumpe durchführbar
ist. Zur Dosierung des hydraulischen Bremsdrucks wird ein analog
regelndes, elektrisch ansteuerbares hydraulisches Trennventil eingesetzt,
wobei dieses im Gegensatz zu einer Regelung mit einem analog angesteuerten
Einlassventil eine bremskreisübergreifende Druckregelung
zulässt. Die zur Druckregelung eingesetzten Hydraulikventile
sind in der Regel sogenannte Analog/Digital-Ventile (A/D-Ventile),
welche im wesentlichen herkömmlichen elektromagnetischen
(Solenoid-)Schaltventilen entsprechen, wobei diese jedoch mittels
eines pulsweitenmodulierten Stroms (PWM) in der Weise angesteuert
werden, dass der Ventilstößel eine Schwimmstellung
einnimmt. Auf diese Weise ist eine Druckregelung möglich,
sofern die Stromansteuerung hinreichend genau und reproduzierbar
durchgeführt wird. Dies ist in der Regel dann ohne größere
Probleme möglich, wenn der einzuregelnde Druck über
einen Drucksensor in Verbindung mit einer Regelschleife eingeregelt
werden kann. Erheblich schwieriger ist es, ein entsprechendes Analogregelverfahren
ohne einen Drucksensor im zu regelnden Druckkreis vorzunehmen. In diesem
Fall wird häufig auf gespeicherte Ventilkennlinien zurückgegriffen,
welche in Verbindung mit an sich bekannten Regelverfahren eine Druckeinstellung
im Rad ohne zusätzliche Raddrucksensoren erlauben.
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Die
vorstehend erwähnte Ventilkennlinie erlaubt also eine Druckeinstellung
durch das Ventil nach Maßgabe einer dem Regler als Eingangsgröße vorliegenden
Druckanforderung. In diesem Zusammenhang wurde in der
DE 103 41 027 A1 das Problem
erwähnt, dass der Totraum der Hydraulik, wie zum Beispiel
das Lüftspiel zwischen Bremsbelag und Bremsscheibe, zu
einer nicht komfortablen Regelung im Längsregelungsbetrieb
führen kann. Als Lösung für dieses Problem
wird vorgeschlagen, die Kalibrierkennlinie mit einem Offset zu beaufschlagen.
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In
der elektronischen Bremsentechnik werden heute von verschiedenen
Anbietern Bremsenregelsysteme angeboten, welche standardisierte
externe Schnittstellen für zusätzliche Regelfunktionen
(z. B. Längsregler) anbieten. Diese Schnittstellen sind so
ausgelegt, dass Druckanforderungen des externen Reglers an den Bremsdruckregler übertragen werden
können. Dabei ist es weit verbreitet, dass bei der Übertragung
nur physikalisch sinnvolle positive Druckwerte von größer
oder gleich Null übertragen werden können. Auch
die interne Verarbeitung lässt nur Druckanforderungswerte
von größer als Null zu.
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In
den verwendeten elektronischen Bremsensteuergeräten (EBS) ohne
Drucksensoren (die den während der Beschleunigungsregelung
aufgebauten Bremsdruck anzeigen) kann der aktuelle Druck von der
Druckanforderung abweichen. Diese möglichen Abweichungen
beeinflussen eine Beschleunigungsregelung in unerwünschter
Weise. So kann es beispielsweise zu folgenden Problemen kommen:
- – Nicht erreichbare Druckwerte,
- – Druckstufen am Ende der Bremsenregelungsphase,
- – Unbestimmtheit der Zeit des Schaltens von Bremsen-
zu Motorregelung und
- – zu große oder zu kleine Druckgradienten
zu Beginn der Bremsbetätigung.
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Die
Erfindung setzt sich zum Ziel, die weiter oben beschriebenen Probleme
zu beseitigen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
das Verfahren gemäß Anspruch 1.
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Die
Erfindung betrifft demzufolge ein Beschleunigungsregelungsverfahren
in einem Kraftfahrzeug mit einem Bremsdruckregler. Weiterhin umfasst
das Verfahren eine Verbindung über eine Druckschnittstelle
insbesondere mit einer Fahrzeuglängsregelung, welche eine
Geschwindigkeits- und/oder Beschleunigungsregelung zulässt.
Der Begriff Beschleunigungsregelung umfasst dabei sowohl eine positive
als auch negative Beschleunigungsregelung (Verzögerung)
sowie selbstverständlich damit auch eine Regelung der Geschwindigkeit.
Die Beschleunigungs- oder Verzögerungsregelung kann beispielsweise
eine Abstandsregelung (ACC) sein, aber auch ganz allgemein Geschwindigkeits-
oder Beschleunigungsregelungen um fassen, die durch Fahrerassistenzsysteme
angefordert werden, wie zum Beispiel Einparkassistent, Kurvengeschwindigkeitsbegrenzung,
Tempomat etc.). Der Bremsdruckregler stellt hierzu Druckanforderungen
für mehrere Radbremsaktoren bereit. Dabei werden die Raddrücke
für die Radbremsaktoren nach Maßgabe der Druckanforderung
von einem Regelprogramm des Bremsenreglers in einem Sonderregelungsmodus einregelt.
Gemäß dem erfindungsgemäßen
Verfahren wird während einer Geschwindigkeits- oder Beschleunigungsregelung
zumindest zeitweise in bestimmten Fahrsituationen eine gleichzeitige
Aktivierung von Antriebsmomentregelung und Bremsdruckregelung durchgeführt.
Hierzu ist bevorzugt eine Signalverbindung zwischen Fahrzeuglängsregler
und Motorsteuerung vorhanden.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen
und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an
Hand der Figuren.
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Es
zeigen
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1 ein
Diagramm zur Darstellung der zeitabhängigen Druck- und
Verzögerungssignale während einer ACC-Regelung
ohne die erfindungsgemäße Verbesserung in der
Fahrsituation am Ende einer Bremsenregelungsphase,
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2 ein
weiteres Diagramm zur Darstellung der zeitabhängigen Druck-
und Verzögerungssignale im Bereich kleiner Druckanforderungen,
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3 das
Verhalten beim Übergang von Bremsen- zu Motorregelung,
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4 das
Verhalten bei zu großen oder zu kleinen Druckgradienten
zu Beginn der Bremsbetätigung,
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5 eine
Darstellung der Druck- und Verzögerungsverläufe
unter Einbeziehung von negativen Druckanforderungswerten,
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6 eine
Veranschaulichung der Erfindung mit Druck- und Verzögerungskennlinien
(Übergang mit gleichzeitiger Aktivierung des Brems- und
Motorreglers),
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7 eine
Prinzipdarstellung der Druckschnittstelle einer Druckregelvorrichtung
und
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8 ein
Diagramm mit dem Spulenstrom für das Trennventil in Abhängigkeit
von der Druckanforderung.
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Bei
den angegebenen verfahrensmäßigen Lösungen
handelt es sich um Software-Fehlerbehebungsmaßnahmen, die
sonst notwendige gleichwirkende Hardwaremittel (zum Beispiel zusätzliche Drucksensoren
für die Raddrücke) ersetzt.
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Der
in dem erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzte
Druckregler besitzt auf Grund seines Aufbaus (in der Regel ohne
Raddrucksensor) eine bestimmte Toleranz +- PT,
welche für die nachfolgenden Betrachtungen als konstant
angenommen werden kann. Selbstverständlich sind Änderungen
der Toleranz während einer Regelung oder während
des Betriebs eines Kraftfahrzeugs möglich und werden in der
Erfindung mit eingeschlossen.
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Druckstufen am Ende der Bremsenregelungsphase
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Dieses
Problem, welches an Hand von 1 erläutert
wird, ähnelt dem Problem der nicht erreichbaren Druckwerte,
welches weiter unten behandelt wird. Im Falle eines positiven Offsets
im Druckregler endet der vom Druckregler eingeregelte Druckverlauf am
Ende der Bremsenregelungsphase in der Regel mit einer Druckstufe.
Kurz vor dem Ende der Bremsenregelungsphase ist die Druckanforderung 1 relativ
gering. Der erreichte Druck 2 entspricht dem Offsetwert
PT. Wenn der Druckregler in dieser Situation ausgeschaltet
wird, reduziert sich der aktuelle Druck vergleichsweise schnell
auf einen Wert im Bereich von 0 bar. Kurve 3 zeigt die
aktuelle Fahrzeugverzögerung a. Deutlich erkennbar ist
ein Sprung 4 in der Fahrzeugverzögerung, welcher
vom Fahrer als unerwünschter Ruck spürbar ist.
Solche Drucksprünge sollen durch die Regelung vermieden
werden, da diese den Komfort einer Längsregelung maßgeblich
beeinflussen.
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Nicht erreichbare Druckwerte
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Wenn
die Druckregelung einen positiven Offset aufweist, können
Druckwerte zwischen Null und dem Druckwert nicht erreicht werden.
Eine in 2 dargestellte Druckanforderung 1 von
geringer Höhe führt dann zu einem aktuellen Druckwert 2,
welcher geringfügig größer ist, als der
Offset. Eine Druckanforderung von 0 bar führt jedoch zu
einem aktuellen Druck von 0 bar, da eine Anforderung von 0 bar zum Abschalten
des Druckreglers führt.
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Deshalb
führen alle Situation, in denen nur kleine aber konstante
Drücke benötigt werden (bei einem konstanten Be schleunigungssollwert
des Beschleunigungsreglers, siehe Kurve 4 in 2),
zu unkomfortablen Druckregelungen. Der Druckanforderungswert 1 springt
somit zwischen kleinen Druckanforderungen und Null hin und her,
wodurch zu hohe Drucksprünge des aktuellen Drucks 2 erhalten
werden, die so hoch sind wie der Offset PT des
Druckreglers. Das Signal 3 für die aktuelle Fahrzeugverzögerung
ist daher sehr unruhig.
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Unbestimmtheit der Zeit des
Schaltens von Bremsen- zu Motorregelung
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Wie
in 3 gezeigt, sollte für eine komfortable
Verzögerungsregelung eine Umschaltung von Bremsenverzögerungsregelung
auf Motorregelung zu einem geeigneten Zeitpunkt erfolgen. Der theoretisch
optimale Zeitpunkt für diese Umschaltung liegt zu einem
Zeitpunkt, wenn der Druck in der Bremse einem Wert von etwa 0 bar
entspricht (siehe Pfeile in 3). Wird
der Umschaltzeitpunkt zu spät gewählt, ergibt
sich in der Regelung eine Totzeit ΔT. Wenn der Umschaltzeitpunkt
zu früh gewählt wird, kommt es zu einem unerwünschten
Verzögerungssprung (Ruck). Wenn der Druckregler ein Toleranzband
aufweist ist der besagte Zeitpunkt (Pfeil) nicht genau bekannt,
an dem die Bremse drucklos wird. Dieser optimale Umschaltzeitpunkt
kann bei einer Anforderung in Abhängigkeit von der maximalen
(positiven) Toleranz auf der Zeitachse um den Betrag ΔT
mehr oder weniger nach rechts bezüglich des Nulldurchgangs
der Druckanforderung 1 verschoben sein (3a).
Für den in 3 dargestellten Fall, dass für
die Druckanforderungswerte 1 auch negative Druckwerte durch den
Raddruckregler zugelassen sind, kann der geeignete Zeitpunkt auch
entsprechend der maximalen (negativen) Toleranz ΔT nach
links verschoben sein (3b).
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Zu große oder zu
kleine Druckgradienten zu Beginn der Bremsbetätigung
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Wie
in 4a) gezeigt, kann zu Beginn einer Bremsenregelung
der aktuelle Wert des Bremsdrucks 2 vom Druckanforderungswert 1 abweichen. Wenn
der Bremsdruckregler einen positiven Offset hat, ist der Initialwert
des Bremsdruckgradients höher als der Gradient der Druckanforderung
(der aktuelle Bremsdruck steigt bis zum Druckanforderungswert addiert
um einen Offset). Je nach Abweichung kann dies zu einem Verzögerungssprung 4 führen.
Hat der Druckregler während der vorstehend beschriebenen Situation
einen negativen Druckoffset, kommt es zu einer verzögerten
Fahrzeugverzögerung TV. Bei einem weichen Übergang
von einer Verzögerung durch die Bremse zu einer Verzögerung
durch den Motor kommt es in beiden Fällen zu Verzögerungssprüngen.
Solche Situation kommen beispielsweise in einer Geschwindigkeitsregelung
dann vor, wenn sich das Gefälle der Straße bei
konstanter Sollgeschwindigkeit ändert. Der im Zusammenhang
mit Teilbild b) beschriebene verzögerte Druckaufbau kann
bei durch den Fahrer hervorgerufenen Verzögerungsänderungen
(zum Beispiel bei Verringerung der Fahrzeugsollgeschwindigkeit)
ebenfalls als störend empfunden werden. Unterhalb der Teilbilder
a) bis c) sind die jeweils gemessenen Fahrzeugverzögerungssignale
dargestellt.
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Teilbild 4c) zeigt eine Situation, bei der eine besonders
große Totzeit TV entsteht, wenn negative Druckanforderungen
zugelassen sind und der Druckregler gleichzeitig einen negativen
Offset hat.
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An
Hand der 5 und 6 wird ein
Verfahren erläutert, welches das Problem der nicht erreichbaren
Druckwerte und der Druckstufen am Ende der Bremsenregelungsphase
löst. Bei einem positiven Offset entspricht der aktuelle
Raddruck der Druckanforderung addiert um den Offsetwert PT. Um einen bestimmten Druck P zur erreichen,
muss der Druckanforderungswert um den Offsetwert verringert werden.
Um einen sehr geringen Druck erreichen zu können, muss
der niedrigstmögliche Druckanforderungswert, der vom Beschleunigungsregler
vorgegeben wird, Null minus dem maximal möglichen Offset PT sein. Auf Grund dessen wird der Wertebereich
für die Druckanforderungswerte auf negative Druckanforderungswerte
erweitert.
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Der
Beschleunigungsregler regelt den Druck so lange ein, bis der maximale
negative Offset erreicht ist. Der Druckregler regelt den Druck auch
für negative Druckanforderungswerte.
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Wie
in 2 versucht der Beschleunigungsregler im Beispiel
gemäß 5 einen möglichst konstanten
Beschleunigungssollwert 4 einzuhalten. Kurve 3 stellt
den Istwert der Fahrzeugverzögerung dar. Die Druckanforderungskurve 1 nutzt
auch den Wertebereich zu negativen Werten, wodurch der aktuelle Raddruck 2 einen
Druck im Bereich von 0 bar nahezu erreichen kann. Auch das Einstellen
von kleinen Raddrücken ist möglich. Auf diese
Weise lässt sich das Problem des Drucksprungs am Ende der
Bremsenregelung vermeiden. Als Resultat wird eine Verzögerungsregelung
mit einer geringeren Schwingungsamplitude erhalten.
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An
Hand von 6 wird erläutert, wie
ein weicher Übergang bei Beschleunigungsregelung mit Bremseneingriffen
zu einer Beschleunigungsregelung über die Motorregelung
erreicht wer den kann. Wie bereits weiter oben im Zusammenhang mit 3 erwähnt,
kann ein weicher Übergang von Bremseneingriff hin zu Motoreingriff
in einem Druckregler mit Toleranzen nicht genau erfolgen. Die Erfindung
schlägt nun vor, den Eingriff durch den Motor und die Bremse
zumindest zeitweise im wesentlichen zur gleichen Zeit durchzuführen.
Vorzugsweise erfolgt dieser gleichzeitige Eingriff, wenn die Bremse auf
Grund der Toleranz drucklos sein kann, also der Druckanforderungswert
innerhalb eines Toleranzbandes liegt, und insbesondere der Fehler
bei der Fahrzeugbeschleunigungsregelung gleichzeitig einen vorgegebenen
Schwellenwert überschreitet. Besonders bevorzugt erfolgt
der gleichzeitige Eingriff in Motor und Bremse dadurch, dass der
Motoreingriff geregelt stattfindet, der Eingriff in die Bremse jedoch gesteuert.
Dadurch wird die Fahrzeugbeschleunigung durch die Motoreingriffe
eingeregelt. Die Bremsensteuerung wird derart ausgeführt,
dass der Bremsdruck gezielt abgebaut wird, wenn es die Situation
anbietet. Ein Druckaufbau ist zu vermeiden, solange gleichzeitig
Motoreingriffe stattfinden.
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Zum
Zeitpunkt t < t0 befindet sich die Druckanforderungskurve
In 6a) zunächst außerhalb
des Toleranzbandes B, dessen Größe sich aus der
Toleranz PT des Druckreglers ergibt. Teilbild
b) zeigt, dass zum Zeitpunkt t < t0 der Bremsdruckregler fortwährend
aktiviert ist (Kurve 5), wohingegen der Motorregler deaktiviert
ist (Kurve 6). Im Gereicht zwischen t0 < t < t1 befindet
sich der Druckanforderungswert innerhalb des Toleranzbandes B. In
diesem Bereich ist sowohl das Aktivierungsbit 5 für
den Raddruckregler als auch das Aktivierungsbit 6 für
den Motorregler mit dem logischen Wert ”an” belegt.
Beide Regler sind also gleichzeitig aktiv. Wenn t > t1 ist, wird
der Bremsenregler abgeschaltet. Nur noch der Mo torregler ist aktiv.
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In
der schematischen Darstellung in 7 ist ein
externer Beschleunigungsregler 15 (Längsregler) über
eine Druckschnittstelle (symbolisiert durch Leitung 14)
mit ABS/ESP-Regler 16 verbunden. Die Beschleunigungsregelungsfunktion
kann alternativ auch innerhalb des Reglers 16 verwirklicht
sein, wenn dieser die für die Beschleunigungsregelung notwendigen
Sensorsignale über gesonderte Eingänge zur Verfügung
gestellt bekommt, so dass diese verfügbar sind. Mit Beschleunigungsregler 15 sind weitere
Regelfunktionen, wie z. B. Abstandsregelung 33 (ACC), Kurvengeschwindigkeitsbegrenzer 34 (KB),
Tempomat 35 (V) oder weitere Assistenzfunktionen mit Einfluss
auf die Beschleunigung 36, über entsprechende
Beschleunigungs-/verzögerungsschnittstellen verbunden.
Beschleunigungsregler 15 gibt über Leitung 14 ein
Druckanforderungssignal an Bremsenregler 16 weiter. Das
darin enthaltene Regelprogramm 21 setzt die Druckanforderung
in Ventilansteuerungssignale um, so dass der Druck in den Radbremsaktuatoren 17 bis 20 in
geeigneter Weise eingestellt wird. Von Beschleunigungsregler 15 besteht
eine weitere Signalverbindung 32 für das Motormoment
zu Motorsteuerung 31, wodurch die weiter oben beschriebenen
Vorteile bei gleichzeitiger Aktivierung von Motor- und Bremsenregelung,
wie etwa die Verringerung bzw. Vermeidung von Verzögerungsprüngen,
erzielt werden können. Im Längsregelungsbetrieb
erfolgt ein Druckaufbau in der Regel aktiv, das heißt eine
Pumpe fördert Druckmittel gegen der den Einlassventilen
zugewandten Seite von Trennventil 72 bzw. 72'.
Dabei wird das Trennventil mit einem geeigneten Öffnungsstrom
durch einen elektrischen Stromregler (PWM) bestromt. Hierdurch wird
ein dosiertes Druckbefüllen der Radbremskreise I. und II.
bewirkt, wobei Trennventil 2 zur Regelung des Drucks in
Kreis I. und Trennventil 2 zur Regelung des Drucks in Kreis
II. eingesetzt wird.
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Kurve 23 in 8 stellt
den Zusammenhang zwischen dem Spulenstrom für das Trennventil
I und der Druckanforderung Psoll entsprechend
der für das betrachtete Ventil gespeicherten individuellen
Kalibrierkennlinie (Öffnungsstromkennline des Reglers dar.
Die gespeicherte Kalibrierkurve kann zum Beispiel im Werk für
das individuelle Drucksteueraggregat mittels eines Prüfstands
ermittelt worden sein. Nun kann durch Alterung, Messungenauigkeiten oder
veränderte äußere Bedingungen der tatsächliche
Zusammenhang zwischen Druck und Strom an Trennventil 22 anders
sein. Kurve 22 beschreibt das Verhalten des realen Regelsystems
(Sollvorgabe/Istdruck). Kurve 22 ist gegenüber
der gespeicherten Kennlinie in der Regel mehr oder weniger nach
oben oder unten verschoben. Betrachtet werden soll hier der Fall,
dass die tatsächliche Kurve nach oben verschoben ist. Die
besagte Abweichung kann verschiedenste Ursache haben. Letztlich
ergeben sich in der gesamten Ansteuerkette von Längsregler
bis zur Bremsscheibe Ungenauigkeiten und Totzeiten, welche bei der
Regelung aus Genauigkeitsgründen einbezogen werden sollten.
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In
bisherigen Bremsensteuergeräten wurde für die
Werte der Druckanforderung Psoll ein Bereich 25 von
0 bis +Psoll zugelassen. Wenn während
der Regelung ein Bereich mit niedrigen Drücken im Bereich
knapp oberhalb von 0 bar eingeregelt werden soll, kann der Regler
die Druckanforderung nur auf 0 bar absenken (Punkt 26 auf
Kurve 22). Man befindet sich dann zwar theoretisch auch
bei einem Ventilstrom von wenig mehr als 0 A, jedoch ergibt sich
auf der tatsächlichen Kurve 22 ein Ventilstrom
von +a A. Dieser Strom würde in etwa einem Druck von Pa entsprechen (Punkt 28 auf der
theoretischen Kurve 23). Da der Strom I nicht weiter abgesenkt
werden kann, ist es nicht möglich, einen Druckbereich von
kleiner als Pa einzuregeln (grau unterlegter
Bereich 24). Werden nun im Bereich der Druckanforderungsschnittstelle
auch negative Werte +Psoll zugelassen, kann
auf Kurve 22 auch der Strombereich 30, welcher
Stromwerte zwischen 0 und +a A zulässt, eingeregelt werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 10341027
A1 [0002, 0003]