DE10355239A1 - Slip-controlled braking system for road vehicle estimates pressure in brake circuits and has PWM control of electric motor driving hydraulic pump pressurizing brake circuits - Google Patents

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Frank Sikorski
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Abstract

The brake pedal in the road vehicle may be connected to a servo mechanism providing hydraulic pressure for a dual-circuit brake system. A hydraulic pump in the first brake circuit is driven by a separately excited DC motor. The operating system is as follows:- (A) An electronic control circuit supplies the motor with modulated PWM (Pulse Width Modulation) starting and/or shut-off phases to control the rotational speed. (B) A generator voltage produced by the motor is tapped during a shut-off phase. (C) The generator voltage is fed to the electronic control circuit which estimates the admission pressure prevailing in the brake system. (D) A hydraulic control valve is triggered with minimum noise to control the pressure in the brake cylinders.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Regelverfahren für eine schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlage, aufweisend eine Verteilvorrichtung mit einer Elektronikeinheit (ECU) und mit einer Hydraulikeinheit (HCU) umfassend einen Aufnahmekörper für hydraulische Bauelemente wie insbesondere elektrohydraulische Einlass- und Auslassventile für Radbremsen, welche in Bremskreisen organisiert sind, und mit einem Motor-Pumpen-Aggregat mit elektrischem Motor insbesondere zum Rückfördern von Hydraulikflüssigkeit aus Radbremsen in Richtung eines Druckgebers, wobei unter Auswertung eines, von einem Fahrzeugführer anhand des Druckgebers im Bremssystem eingesteuerten Vordrucks eine Antiblockierregelung mittels Druckaufbau-, Druckhalte- und Druckabbauschaltstellungen der elektrohydraulischen Einlass- und Auslassventile ermöglicht wird.The The invention relates to an electronic control method for a slip-controlled Motor vehicle brake system, comprising a distribution device with an electronic unit (ECU) and a hydraulic unit (HCU) comprising a receiving body for hydraulic Components such as in particular electro-hydraulic intake and exhaust valves for wheel brakes, which are organized in brake circuits, and with a motor-pump unit with electric motor, in particular for the return of hydraulic fluid from wheel brakes in the direction of a pressure transducer, wherein under evaluation one, from a driver on the basis of the pressure transducer in the brake system input form Anti-lock control by means of pressure build-up, pressure maintenance and pressure shutdown settings the electro-hydraulic inlet and outlet valves is made possible.

Bekannte elektronisch geregelte Kraftfahrzeugbremsanlagen leiden während ABS-Regelvorgängen unter dem Nachteil, dass infolge des Betriebs einer sogenannten Rückförderpumpe sowie durch Ventilöffnungs- und Ventilschließvorgänge Druckpulsationen auftreten, welche zu einer Geräuschbelästigung und infolge dessen zu einer mehr oder weniger starken Komforteinschränkungen führen.Known electronically controlled motor vehicle brake systems suffer during ABS control processes the disadvantage that as a result of the operation of a so-called return pump as well as through valve opening and valve closing operations, pressure pulsations occur, which leads to a noise nuisance and as a result to a more or less strong comfort restrictions to lead.

Zur Verbesserung dieser Situation wird unter anderem die Verwendung von Ventilen angestrebt, welche eine reduzierte Geräuschemission ermöglichen. In diesem Zusammenhang erscheint die Verwendung von sogenannten analogisiert regelbaren Sitzventilen vielversprechend. Zur Verbesserung des Geräuschverhaltens soll eine gewissermaßen analogisierte Ansteuerung der Ventile, insbesondere von analogisiert regelbaren stromlos offenen Einlassventilen (AD-/SO-Ventilen) ermöglicht werden. Dabei wird die Auswertung eines physikalischen Zusammenhangs zwischen einem Ventilöffnungsquerschnitt im Bereich eines Ventilkörpers des Ventil, in Verbindung mit der auf den Ventilkörper einwirkenden Druckdifferenz sowie dem induzierten Strom in einer elektrischen Ventilspule ( I ~ ΔpVentil) ausgenutzt. Die Geräuschoptimierung geschieht wie folgt. Zur Ermöglichung eines definiert-beruhigten Druckaufbaugradienten bei einem Ventilöffnungsvorgang wird der Spulenstrom des Radeinlassventils in Abhängigkeit von dem Differenzdruck am Ventilkörper derart eingestellt, dass ein Öffnungsspalt am Ventilkörper zunächst einen dosierten Drosseleffekt erlaubt, und erst im Anschluss in eine Öffnungsstellung gelangt. Im Unterschied zu bekannten Ventilen erfolgt keine schlagartige Ventilöffnung. Der beschriebene Drosseleffekt vermeidet hohe und infolgedessen geräuschintensive Druckaufbaugradienten. Das Geräuschniveau wird reduziert. Hohe Differenzdrücke am Ventilkörper erfordern dabei einen relativ hohen Reststrom in der Ventilspule, um den Druckgradienten am Ventilkörper durch die angesprochene Drosselwirkung auf ein adäquates Maß zu begrenzen.To improve this situation, inter alia, the use of valves is sought, which allow a reduced noise emission. In this context, the use of so-called analogized adjustable seat valves appears promising. In order to improve the noise behavior, a somewhat analogized activation of the valves, in particular of analogously controllable normally open inlet valves (AD / SO valves), should be made possible. In this case, the evaluation of a physical relationship between a valve opening cross-section in the region of a valve body of the valve, used in conjunction with the pressure acting on the valve body pressure difference and the induced current in an electric valve coil (I ~ Δp valve ). The noise optimization is done as follows. To enable a defined-calmed pressure increase gradient in a valve opening process, the coil current of the Radeinlassventils in response to the differential pressure on the valve body is set such that an opening gap on the valve body initially allows a metered throttling effect, and only then enters an open position. In contrast to known valves, there is no abrupt valve opening. The throttling effect described avoids high and consequently noise-intensive pressure buildup gradients. The noise level is reduced. High differential pressures on the valve body require a relatively high residual current in the valve spool in order to limit the pressure gradient on the valve body by the aforementioned throttling effect to an adequate level.

Weil die am Ventilkörper anliegende Druckdifferenz in Abhängigkeit von den Betriebszuständen variabel ist, sind für deren Erfassung zu beiden Seiten des Ventilkörpers Drucksensoren vorzusehen (pTHZpRad). Dadurch kann der vom Fahrer in einem Bremskreis vor dem Einlassventil eingesteuerte Druck zur Bildung des Differenzdruckes mit dem Ist-Druck an der Radbremse verglichen werden kann. Aus dieser Erkenntnis lässt sich der für die geräuschoptimierte Druckaufbauregelung erforderliche Spulenstrom exakt ableiten und folglich der Druckaufbaugradient exakt einstellen. Es versteht sich, dass neben einer geräuschoptimierten Druckaufbauregelung weitere Anwendungsfälle bestehen können. Ein ABS-Bremssystem zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens erfordert mindestens vier Drucksensoren im Bereich der Radbremsen und mindestens einen Drucksensor zur Erfassung des fahrerseitig eingesteuerten Druckes sowie eine entsprechend aufwändige Datenverarbeitung.Because the pressure difference applied to the valve body is variable as a function of the operating conditions, pressure sensors must be provided for their detection on both sides of the valve body (p THZ p Rad ). As a result, the pressure applied by the driver in a brake circuit upstream of the intake valve to form the differential pressure can be compared with the actual pressure at the wheel brake. From this knowledge, the coil current required for the noise-optimized pressure build-up control can be precisely derived and consequently the pressure build-up gradient can be set exactly. It is understood that in addition to a noise-optimized pressure build-up control further applications may exist. An ABS braking system for carrying out the described method requires at least four pressure sensors in the region of the wheel brakes and at least one pressure sensor for detecting the driver-side applied pressure and a correspondingly complex data processing.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, das ohne aufwändige Druckmessung eine hinreichend genaue Abschätzung der Druckdifferenz an dem Ventilkörper erlaubt. Mit anderen Worten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen geräuschoptimierten Betrieb der Bremsanlage zu ermöglichen und insbesondere die Anzahl der erforderlichen Drucksensoren im Bremssystem zu verringern.Of the Invention is now based on the object to provide a method that without elaborate pressure measurement a sufficiently accurate estimate the pressure difference allowed on the valve body. In other words It is an object of the present invention to provide a noise optimized one To allow operation of the brake system and in particular the number of required pressure sensors in the brake system to reduce.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst, indem die Elektronikeinheit den Motor zwecks Drehzahlsteuerung mit modulierten elektrischen Ein- und/oder Ausschaltphasen versorgt, wobei während einer Ausschaltphase eine durch den Motor erzeugte Generatorspannung abgegriffen wird, welche der Elektronikeinheit zugeführt wird, die auf der Basis der ermittelten Generatorspannung den im Bremssystem vorliegende Vordruck abschätzt, um eine geräuschoptimierte Ansteuerung der elektrohydraulischen Einlass- und Auslassventile zu ermöglichen. So weit in der vorliegenden Anmeldung eine modulierte Motoransteuerung angesprochen wird, soll darunter prinzipiell eine PWM-Ansteuerung verstanden werden.The The object is achieved according to the invention by the electronics unit modulates the motor for the purpose of speed control powered on and / or off phases, wherein during a Shutdown tapped a generated by the motor generator voltage which is supplied to the electronic unit, which is based on the determined generator voltage present in the brake system Estimates form, a noise-optimized Control of electrohydraulic inlet and outlet valves to enable. So far in the present application a modulated motor drive is addressed, is basically a PWM control be understood.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, eine Drehzahländerung (Drehzahlreduktion) welche das Motor-Pumpen-Aggregates während einer Ausschaltphase des Motors erfährt, als Maßstab für den Systemvordruck heranzuziehen, und die derart gewonnenen Informationen und Erkenntnisse zur geräuschoptimierten Regelung der elektromagnetischen Ventile heranzuziehen. Die Drehzahländerung wird einfach mittels der abgegebenen Generatorspannung erfasst. Erfindungsgemäß ist weder ein Motordrehzahlsensor noch ein Drucksensor im Bereich eines Hauptbremszylinders erforderlich.The Invention is based on the idea, a speed change (Speed reduction) which the motor-pump unit during a shutdown phase of the engine, as a standard for the To use the system form and the information thus obtained and findings on noise-optimized Regulation of electromagnetic valves. The speed change is simply detected by means of the delivered generator voltage. According to the invention is neither an engine speed sensor or a pressure sensor in the region of a master cylinder required.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die abgegriffene Generatorspannung in einem definierten Zeitintervall betrachtet und ausgewertet wird, um das Auslaufverhalten des Motors-Pumpen-Aggregates zu beurteilen. Es hat sich gezeigt, dass die messtechnische Erfassung der Generatorspannung innerhalb des vorbestimmten Zeitintervalls hinreichend ist, um eine geräuschoptimierte Sonderregelung der elektrohydraulischen Ventile zu ermöglichen.In Advantageous development of the invention is provided that the tapped generator voltage in a defined time interval is considered and evaluated to the run-out behavior of the motor-pump unit to judge. It has been shown that the metrological detection the generator voltage within the predetermined time interval is sufficient to make a noise-optimized Special regulation of electrohydraulic valves to allow.

Bei einem bevorzugten Regelverfahren wird das Auslaufverhalten des Motor-Pumpen-Aggregates alleine durch Auswertung des Betrags des Generatorspannungsgradienten innerhalb des definierten Zeitintervalls beurteilt. Dadurch wird der Einfluss von Messfehlern, Ausreißern oder sonstigen kurzzeitigen Störungen in dem Spannungsverlauf begrenzt, und dennoch eine aussagekräftige, quantifizierte Aussage ermöglicht.at A preferred control method is the flow behavior of the motor-pump unit alone by evaluating the magnitude of the generator voltage gradient assessed within the defined time interval. This will the influence of measurement errors, outliers or other short-term Disturbances in limited to the voltage curve, and yet a meaningful, quantified Statement allows.

Es wird weiterhin die überraschend einfache aber bisher unerkannte Beziehung ausgenutzt, dass – unter der Annahme von konstanten Randbedingungen, wie beispielsweise dem Füllgrad eines Druckmittelspeichers, welcher im Ansaugtrakt der Pumpe angeordnet ist – der Betrag des Drehzahlgradienten proportional mit dem Vordruck wächst. Mit anderen Worten wird die Drehzahl des Motor-Pumpen-Aggregates während einer Ausschaltphase infolge eines hohen Vordrucks schneller abgebremst, als infolge eines niedrigen Vordrucks. Diese Überlegungen basieren auf der Annahme von konstanten Randbedingungen.It will continue to be the surprising simple but hitherto unrecognized relationship exploited that - under the assumption of constant boundary conditions, such as the filling level a pressure medium accumulator, which arranged in the intake of the pump is the Amount of the speed gradient increases proportionally with the form. With In other words, the speed of the motor-pump unit during a Shutdown phase decelerated faster due to a high pre-pressure, as a result of a low form. These considerations are based on the Assumption of constant boundary conditions.

Um die Qualität der Regelung zu verbessern, ist es denkbar, die Pulsweite der elektrischen Einschaltphasen und/oder Ausschaltphasen zu beobachten, wobei für das Abgreifen der Generatorspannung primär solche Ausschaltphasen ausgewählt werden, welche im Vergleich mit einer oder mehreren benachbarten Einschaltphasen und/oder Ausschaltphasen eine übereinstimmende Pulsweite aufweisen. Dadurch und durch im Übrigen weitgehend konstante Randbedingungen – wie beispielsweise eine stationäre Bremsbetätigung – ist gewährleistet, dass eine hinreichend stabilisierte Drehzahl des Motor-Pumpen-Aggregates zu Beginn des maßgeblichen Intervalls vorgelegen hat.Around the quality To improve the scheme, it is conceivable, the pulse width of the electrical Switching phases and / or turn-off phases to observe, where for tapping the generator voltage primarily such Off phases selected which are compared with one or more adjacent ones Switch-on and / or switch-off phases have a matching pulse width. By and by the way largely constant boundary conditions - such as a stationary brake actuation - is ensured that a sufficiently stabilized speed of the motor-pump unit at the beginning of the relevant Interval has been present.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus Unteransprüchen im Zusammenhang mit der Beschreibung und der Zeichnung hervor. In der Zeichnung zeigt jeweils schematisch:Further Details of the invention are subject of subclaims in connection with the Description and the drawing forth. In the drawing shows respectively schematically:

1 ein Fahrzeugbremssystem mit lediglich einem dargestellten Radbremskreis, 1 a vehicle brake system with only one illustrated wheel brake circuit,

2 Drehzahlverläufe nMPA eines Motor-Pumpen-Aggregates (MPA) bei jeweils unterschiedlichen Förderdrücken, 2 Speed curves n MPA of a motor-pump unit (MPA) at different delivery pressures,

3 Diagramme zur Verdeutlichung pulsweitenmodulierter Ein- und Ausschaltphasen des Motor-Pumpen-Aggregates zwecks Motordrehzahlsteuerung, 3 Diagrams to illustrate pulse-width modulated switching on and off phases of the motor-pump unit for the purpose of controlling the engine speed,

4 abgegriffene Generatorspannungsverläufe Uoff während einer Ausschaltphase bis zum Stillstand des Motor-Pumpen-Aggregates, jeweils in Abhängigkeit von unterschiedlichen Förderdrücken, 4 tapped generator voltage curves U off during a switch-off phase until the motor-pump unit is at a standstill, in each case depending on different delivery pressures,

5 ein Diagramm zur Verdeutlichung der Zusammenhänge zwischen Bordspannung U, Klemmenspannung Uon, Generatorspannung Uoff und Drehzahl n eines Motor-Pumpen-Aggregates, 5 a diagram to illustrate the relationships between on-board voltage U, terminal voltage U on , generator voltage U off and speed n of a motor-pump unit,

6 ein Diagramm zur Verdeutlichung von Klemmenspannung Uon und Generatorspannung Uoff während einem Intervall Δt, und 6 a diagram illustrating terminal voltage U on and generator voltage U off during an interval .DELTA.t, and

7 ein Schaubild zur Verdeutlichung der Zusammenhänge zwischen Spannung U und Druckerhöhung Δp. 7 a diagram illustrating the relationships between voltage U and pressure increase Δp.

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 hydraulischen Druckgeber 3 in Gestalt eines Hauptbremszylinders, welcher über eine hydraulische Verbindung 4 und eine Verteilvorrichtung 5 umfassend eine Hydraulikeinheit 6 und eine Elektronikeinheit 7 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 – noch vor einem stromlos geöffneten Einlassventil 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 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 einer Druckseite. Motor 15 und Pumpe 14 sind als Aggregat (Motor-Pumpen-Aggregat = MPA) ausgebildet und erlauben eine Rückförderung abgelassener Hydraulikflüssigkeit in Richtung Druckgeber 3. Dadurch wird ermöglicht, dass ein Bremspedal bei konstanter Bremsbetätigung während einer ABS-Regelung im wesentlichen an seinem Ort verharrt und nicht durchfällt. Es versteht sich, dass das Bremssystem zusätzliche Funktionalitäten wie beispielsweise eine Antriebsschlupfregelung (ASR) oder Fahrstabilitätsregelung (ESP) aufweisen kann, was ein dem Einlassventil 9 vorgeschaltetes, elektromagnetisch ansteuerbares und stromlos geöffnetes Trennventil erfordert.From the 1 exemplifies a brake circuit of a slip-controlled motor vehicle brake system 1 show, with only a wheel brake is shown. The brake system 1 includes a braking device with egg a hydraulic pressure transmitter 3 in the form of a master cylinder, which via a hydraulic connection 4 and a distribution device 5 comprising a hydraulic unit 6 and an electronics unit 7 with a wheel brake 8th connected is. The hydraulic unit 6 has a receiving body for hydraulic and electro-hydraulic components such as electromagnetically actuated intake and exhaust valves 9 . 10 for every wheel brake 8th , In the connection - even before a normally open inlet valve for said wheel brake - there is a branch 11 to a second wheel brake circuit. Starting from the wheel brake 8th leads a return connection 12 via the normally closed exhaust valve 10 to a low-pressure accumulator 13 which one, out of the wheel brake 8th as a result of ABS control cycles, it is possible to absorb The low pressure accumulator 13 feeds a suction side of a motor-driven pump 14 , This is preferably of the type radial piston pump and has in each case a suction valve on the suction side and a pressure valve on a pressure side. engine 15 and pump 14 are designed as an aggregate (motor-pump unit = MPA) and allow a return pumped hydraulic fluid in the direction of pressure transducer 3 , This allows a brake pedal to remain substantially in place during an ABS control during an ABS control and not fall through. It is understood that the brake system may have additional functionalities such as traction control (ASR) or driving stability control (ESP), which is an intake valve 9 upstream, electromagnetically controllable and normally open separating valve requires.

Die nachstehende Beschreibung erfolgt am Beispiel einer geräuschoptimierten Regelung von A/D-Einlassventilen 9 wobei durchaus weitere Verwendungsmöglichkeiten denkbar sind, ohne die Erfindung zu verlassen. Beispielsweise ist es denkbar die gewonnenen Informationen zur Abschätzung des Füllgrades von Niederdruckspeichern zu verwenden, und beispielsweise die Pumpe bedarfsgerecht nur exakt so lange anzusteuern, wie es zum Leeren der Niederdruckspeicher erforderlich ist. Dadurch werden Geräuschbelästigungen oder Irritationen des Fahrzeugführers verhindert. Ein vollständig leerer Niederdruckspeicher ist beispielsweise von Vorteil, wenn ein EBV-Regeleingriff (EBV = elektronische Bremskraftverteilung) erforderlich ist, wobei ein bestimmtes Volumen beispielsweise aus den Radbremsen einer Hinterachse in Niederdruckspeichern aufgenommen werden soll. Die Rückförderpumpe kann somit – in Abhängigkeit von dem Speicherfüllstand – das Leerfördern der Niederdruckspeicher ermöglichen.The following description is based on the example of a noise-optimized control of A / D inlet valves 9 although quite other uses are conceivable without departing from the invention. For example, it is conceivable to use the information obtained to estimate the degree of filling of low-pressure accumulators, and for example, to control the pump only as long as required to emptying the low-pressure accumulator. This prevents noise or irritation of the driver. A completely empty low-pressure accumulator is advantageous, for example, if an EBV control intervention (EBV = electronic brake force distribution) is required, wherein a certain volume is to be absorbed, for example, from the wheel brakes of a rear axle into low-pressure accumulators. The return pump can thus - depending on the storage level - allow empty conveying the low-pressure accumulator.

Während einer ABS- Regelung stellt sich infolge von Druckabbauvorgängen über das Auslassventil SG, 10 eine Druckdifferenz (ΔpVentil = pTHZ – pRad) am Einlassventil SO, 9 ein. Das aus der Radbremse 8 entwichene Volumen gelangt in den Niederdruckspeicher 13, NDS. Gleichzeitig wird die Pumpe 14 aktiviert und fördert das abgelassene Volumen – gegen den infolge Bremsbetätigung anliegenden Fahrervordruck – wieder zurück in Richtung Druckgeber 3 und vor das Einlassventil 9. Der eingesteuerte Fahrervordruck verursacht in dieser Situation einen Widerstand, der sich auf den Förderstrom der Pumpe auswirkt. Mit zunehmender Druckdifferenz zwischen Druckgeber 3 und Radbremse 8 (ΔpPumpe ≈ pTHZ) erhöht sich der Widerstand, und bei konstanter Pumpenleistung PPumpe und steigender Druckdifferenz ΔpPumpe sinkt der geförderte Volumenstrom (V). Dieser Zusammenhang folgt der Beziehung PPumpe = ΔpPumpe·V = ΔpPumpe·n·VH (1) During an ABS control, as a result of depressurization processes, via the exhaust valve SG, 10 a pressure difference (Δp valve = p THZ - p Rad ) at the intake valve SO, 9 one. That from the wheel brake 8th Escaped volume enters the low pressure accumulator 13 , NDS. At the same time the pump 14 Activates and delivers the drained volume back to the pressure transmitter against the driver pre-pressure applied as a result of the brake application 3 and in front of the inlet valve 9 , The applied driver pre-pressure causes a resistance in this situation, which affects the flow rate of the pump. With increasing pressure difference between pressure transducer 3 and wheel brake 8th (Δp pump ≈ p THZ ), the resistance increases, and at constant pump power P pump and increasing pressure difference Δp pump , the delivered volume flow (V) decreases. This relationship follows the relationship P pump = Δp pump · V = Δp pump * N * V H (1)

2 verdeutlicht den Zusammenhang zwischen dem Drehverhalten des Motor-Pumpen-Aggregates mit ansteigender Druckerhöhung bei konstanter Temperatur, und zwar unterteilt in eine Einschaltphase (UKL = max.) und eine Ausschaltphase (UKL = 0). Dabei ist zu berücksichtigen, dass zwischen Motor und Pumpe eine starre Kupplung herrscht, so dass die Motordrehzahl mit der Pumpendrehzahl übereinstimmt. 2 illustrates the relationship between the rotational behavior of the motor-pump unit with increasing pressure increase at a constant temperature, divided into a switch-on (U KL = max.) And a switch-off (U KL = 0). It should be noted that there is a rigid coupling between the engine and the pump, so that the engine speed coincides with the pump speed.

Unter der Annahme geringer Leckverluste, nimmt gemäß (1) bei gleicher zugeführter Leistung P, die Drehzahl n des Motor-Pumpen-Aggregates (MPA) mit zunehmender Druckerhöhung ΔpPumpe ab. Mit anderen Worten verhält sich die maximale Drehzahl des Motor-Pumpen-Aggregates umgekehrt proportional zu der Druckerhöhung. nMPA,max ~ 1/ΔpPumpe (2) Assuming low leakage, decreases according to (1) with the same supplied power P, the speed n of the motor-pump unit (MPA) with increasing pressure increase Δp pump from. In other words, the maximum speed of the motor-pump unit behaves inversely proportional to the pressure increase. n MPA, max ~ 1 / Δp pump (2)

Wie aus 2 hervorgeht, gilt dies auch für das Auslaufverhalten des Motor-Pumpen-Aggregates innerhalb einer Ausschaltphase ab dem Zeitpunkt Ukl = 0. Der Betrag der Drehzahländerung pro Zeiteinheit – also der Drehzahlgradient – nimmt mit steigender Druckerhöhung ΔpPumpe zu.How out 2 This also applies to the discharge behavior of the motor-pump unit within a switch-off phase from the time U kl = 0. The amount of speed change per unit time - ie the speed gradient - increases with increasing pressure increase Δp pump .

Figure 00110001
Figure 00110001

Wie aus nachstehenden Erläuterungen hervorgeht, werden die beschriebenen Zusammenhänge ausgenutzt, um durch Bewertung drehzahläquivalenter Informationen ein Druckmodell zu bilden, welches eine geräuschoptimierte Regelung erlaubt. Eine direkte Messung von Druckwerten ist vermeidbar, indem zur Modellbildung auf drehzahlproportionale, elektrische Größen des Motors im Generatorbetrieb zurückgegriffen wird, wie insbesondere auf den Gradienten der Generatorspannung, welcher sich proportional zu dem Gradienten der Motordrehzahl verhält.As will be seen from the explanations below, the relationships described will be omitted used to form by evaluation of speed-equivalent information, a pressure model, which allows a noise-optimized control. A direct measurement of pressure values can be avoided by resorting to modeling speed-proportional, electrical quantities of the motor in the generator mode, in particular to the gradient of the generator voltage, which is proportional to the gradient of the engine speed.

Der elektrische Motor 15 der Pumpe 14 basiert grundsätzlich auf einer fremderregten Gleichstrommaschine – insbesondere einer permanentmagneterregten Kommutatormaschine – deren Drehzahl über eine Pulsweitenmodulation (PWM) einer konstanten Klemmenspannung UKL gesteuert wird. Zur Drehzahlsteuerung wird innerhalb eines festen Intervalls (beispielsweise t = 60ms), die Dauer der Ein- und Ausschaltphasen entsprechend der Drehzahlvorgabe (= Requested_Pump_Speed) stufenartig moduliert. Der 3 ist eine 12-stufige Drehzahlsteuerung zu entnehmen, wobei eine Vollaussteuerung von 100 einem sogenannten Requested_Pump_Speed von 12 mit einer Einschaltphase über das gesamte vorgenannte Intervall entspricht. Ab Requested_Pump_Speed <= 10 wird der Motor 15 moduliert angesteuert. Die Ankerspannung wird zyklisch unterbrochen. Mit abnehmender Requested_Pump_Speed nimmt die Pulsweite der Ausschaltphasen (Motor aus) zu, und die Pulsweite der Einschaltphasen (Motor an) nimmt ab.The electric engine 15 the pump 14 is basically based on a separately excited DC machine - in particular a permanent magnet-excited commutator machine - whose speed is controlled by a pulse width modulation (PWM) of a constant terminal voltage U KL . For speed control, within a fixed interval (for example, t = 60 ms), the duration of the switch-on and switch-off phases is modulated stepwise in accordance with the speed specification (= Requested_Pump_Speed). Of the 3 is a 12-stage speed control refer to a full scale of 100 a so-called Requested_Pump_Speed of 12 corresponds to a switch-on phase over the entire aforementioned interval. From Requested_Pump_Speed <= 10 becomes the engine 15 modulated controlled. The armature voltage is interrupted cyclically. With decreasing Requested_Pump_Speed, the pulse width of the switch-off phases (motor off) increases, and the pulse width of the switch-on phases (motor on) decreases.

Die Drehzahl-Ansteuerung des Motors 15 im ABS-Betrieb (und damit die Förderleistung der Pumpe 14) erfolgt in Abhängigkeit vom berechneten Volumendurchsatz bzw. vom Füllgrad des Niederdruckspeichers 13 (NDS-Modell). Die pulsweitenmodulierte Klemmenspannung (UKl) wird mittels eines Analog-Digital-Konverters als Reglersignal generiert. In der PWM-Einschaltphase entspricht dieses Signal etwa der maximal verfügbaren Bordspannung im Fahrzeug. Während einer PWM-Ausschaltphase wirkt der Motor 15 jedoch als Generator und es kann beispielsweise an Kohlebürsten eine Generatorspannung U abgegriffen werden, deren Höhe eine Aussage über das Drehzahlniveau liefern kann. Zur Auswertung der Beziehung UA =CMasch·φ·n + RA·IA (4)werden folgende Annahmen getroffen: 1. Der Anteil des Ankerstroms (IA) während des Generatorbetriebes ist gering und kann daher vernachlässigt werden. 2. Der Erregerfluss (Φ) sowie die Motorkonstante (CMasch) sind als konstruktionsbedingte Einflussgrößen konstant, so dass sich aus der Gleichung (4) im Generatorbetrieb eine Proportionalität zwischen Drehzahl n und Generatorspannung U ergibt: nMPA ~ UMPA,Off The speed control of the motor 15 in ABS mode (and thus the delivery rate of the pump 14 ) takes place as a function of the calculated volume throughput or the degree of filling of the low-pressure accumulator 13 (NDS) model. The pulse width modulated terminal voltage (U Kl ) is generated by means of an analog-to-digital converter as a controller signal. In the PWM switch-on phase, this signal corresponds approximately to the maximum available on-board voltage in the vehicle. During a PWM switch-off phase, the motor acts 15 However, as a generator and it can, for example, on carbon brushes a generator voltage U are tapped, the height of which can provide information about the speed level. To evaluate the relationship U A = C Masch · Φ · n + R A · I A (4) The following assumptions are made: 1. The proportion of the armature current (I A ) during generator operation is low and can therefore be neglected. 2. The excitation flux (Φ) and the motor constant (C Masch ) are constant as design-related influencing variables, so that from the equation ( 4 ) in generator mode, a proportionality between speed n and generator voltage U results: n MPA ~ U MPA, Off

Die oben genannte Beziehung wird durch 4 bestätigt, in der die Spannung U über der Zeit t abgetragen ist. Für die Generatorspannung gilt des weiteren, dass diese in einem ersten unbestromten Loop (ein bestimmtes Teilintervall des vorgenannten Intervalls von 60 ms) direkt von der Drehzahl des Motors 15 abhängig ist. Die Drehzahl des Motors 15 wird wiederum vom Fahrervordruck und die dadurch ausgeübte Pumpenbelastung beeinflusst. Mit steigendem Fahrervordruck arbeitet die Pumpe gegen einen erhöhten Widerstand, und die Drehzahl sowie die zugehörige abgreifbare Generatorspannung UOFF sinken. Weil sowohl UON als auch UOFF druckabhängig sind, nimmt auch die Differenz ΔU = UON – UOFF für verschiedene Vordrücke charakteristische, quasiproportionale Werte an. Die Spannungsdifferenz verhält sich proportional zum Fahrervordruck bzw. zu der aufzubringenden Druckerhöhung. Ein Wert UOFF MIN entspricht der Generatorspannung in einem letzten unbestromten Loop einer Ausschaltphase des Motors 15.The above relationship is through 4 confirmed, in which the voltage U is removed over the time t. For the generator voltage further applies that this in a first de-energized loop (a certain subinterval of the aforementioned interval of 60 ms) directly from the speed of the motor 15 is dependent. The speed of the engine 15 is in turn influenced by the driver pressure and the pump load applied. With increasing driver pre-pressure, the pump works against increased resistance, and the speed and the corresponding tapable generator voltage U OFF decrease. Because both U ON and U OFF are pressure-dependent, the difference ΔU = U ON -U OFF also assumes characteristic, quasi-proportional values for different feed pressures. The voltage difference is proportional to the driver pre-pressure or to the applied pressure increase. A value U OFF MIN corresponds to the generator voltage in a last non-energized loop of a switch-off phase of the motor 15 ,

Aus den Werten UOFF , UOFF MIN und der Zeit Δt ist der druckabhängige Gradient der Generatorspannung

Figure 00130001
From the values U OFF , U OFF MIN and the time Δt is the pressure-dependent gradient of the generator voltage
Figure 00130001

Um für die geräuschoptimierte Regelung möglichst aussagekräftige Aussagen zu erhalten, ist die Berücksichtigung der folgenden Randbedingungen empfehlenswert.

  • • Änderung der Pumpendrehzahl: Bei häufig geänderter Modulation der PWM-Einschalt- und Ausschaltphasen (Requested_Pump_Speed), existieren nur kurze Phasen eines eingeschwungenen, konstanten Drehzahlniveaus. Dies führt zu einer Verringerung der auswertbaren Datenbasis und damit zu einer Verschlechterung der Qualität des Modells. Die zu berücksichtigende PWM-Modulation sollte durch wiederholte Intervalle mit weitgehend identischer Modulierung gekennzeichnet sein.
  • • Lastzustand der Pumpe: In Abhängigkeit von dem Förderzustand der Pumpe 14 (Förderung in 2 Bremskreisen, Förderung in einem Bremskreis oder Leerförderung treten unterschiedliche Motorbeanspruchungen auf, was zu entsprechend veränderten Drehzahl- und Spannungskonstellationen führt. Weil die Unterschiede zwischen diesen Laststufen jedoch markant sind, können diese – beispielsweise über den Betrag erfasster Werte – erkannt und bei der Auswertung berücksichtigt werden.
  • • Temperatur: Die abnehmende kinematische Viskosität der Bremsflüssigkeit mit steigender Temperatur führt dazu, dass die Flüssigkeit mit steigender Temperatur immer dünnflüssiger wird und so ein geringeres Lastmoment auf die Pumpe erzeugt wird als durch bei Kälte vorliegender zäher Bremsflüssigkeit. Das geringere Lastmoment führt zu höheren Drehzahlen und damit zu geringeren Spannungsabfällen. Auch der Temperatureinfluss ist erkennbar und berücksichtigbar.
In order to obtain as meaningful statements as possible for the noise-optimized control, it is advisable to consider the following boundary conditions.
  • • Changing the pump speed: With frequently changed modulation of the PWM switch-on and switch-off phases (Requested_Pump_Speed), only short phases of a steady, constant speed level exist. This leads to a reduction of the evaluable database and thus to a deterioration of the quality of the model. The PWM modulation to be considered should be characterized by repeated intervals with largely identical modulation.
  • • Load condition of the pump: Depending on the pumping condition 14 (Promotion in 2 brake circuits, promotion in a brake circuit or idle promotion occur different engine loads, which leads to correspondingly changed speed and voltage constellations.HCLFHLBecause the differences between these load levels, however, are distinctive, they can - for example, the amount detected values - recognized and taken into account in the evaluation.
  • • Temperature: The decreasing kinematic viscosity of the brake fluid as the temperature rises causes the fluid to become less viscous as the temperature rises, resulting in a lower load moment on the pump than when the brake fluid is cold. The lower load torque leads to higher speeds and thus lower voltage drops. The influence of temperature is also recognizable and can be considered.

Die umgekehrt proportionale Beziehung zischen den Werten von Uon, Uoff, uoff_min min und der Druckerhöhung Δp sowie die proportionale Beziehung zwischen dem Generatorspannungsgradienten tan α Uoff und der Druckerhöhung Δp geht aus 7 hervor.The inverse proportional relationship between the values of U on , U off , uoff_min min and the pressure increase Δp, and the proportional relationship between the generator voltage gradient tan α U off and the pressure increase Δp goes out 7 out.

Claims (8)

Elektronisches Regelverfahren für eine schlupfgeregelte Kraftfahrzeugbremsanlage (1) aufweisend eine Verteilvorrichtung (5) mit einer Elektronikeinheit (7, ECU) und mit einer Hydraulikeinheit (6, HCU) umfassend einen Aufnahmekörper für hydraulische Bauelemente wie insbesondere elektrohydraulische Einlass- und Auslassventile (9, 10) für Radbremsen (8), welche in Bremskreisen organisiert sind, und mit einem Motor-Pumpen-Aggregat mit elektrischem Motor (15) insbesondere zum Rückfördern von Hydraulikflüssigkeit aus Radbremsen (8) in Richtung eines Druckgebers (3), wobei unter Berücksichtigung eines, von einem Fahrzeugführer anhand des Druckgebers (3) im Bremssystem eingesteuerten Vordrucks eine Antiblockierregelung mittels Druckaufbau-, Druckhalte- und Druckabbauschaltstellungen der elektrohydraulischen Einlass- und Auslassventile (9, 10) ermöglicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass a) die Elektronikeinheit (7) den Motor (15) zwecks Drehzahlsteuerung mit definierten elektrischen Ein- und/oder Ausschaltphasen versorgt, b) während einer Ausschaltphase eine durch den Motor (15) erzeugte Generatorspannung abgegriffen wird, c) die Generatorspannung (15) der Elektronikeinheit (7) zugeführt wird, welche auf der Basis der ermittelten Generatorspannung den im Bremssystem vorliegenden Vordruck abschätzt, um d) eine geräuschoptimierte Ansteuerung der elektrohydraulischen Ventile (9) zu ermöglichen.Electronic control method for a slip-controlled motor vehicle brake system ( 1 ) comprising a distribution device ( 5 ) with an electronic unit ( 7 , ECU) and with a hydraulic unit ( 6 , HCU) comprising a receiving body for hydraulic components such as in particular electro-hydraulic intake and exhaust valves ( 9 . 10 ) for wheel brakes ( 8th ), which are organized in brake circuits, and with a motor-pump unit with electric motor ( 15 ) in particular for the return of hydraulic fluid from wheel brakes ( 8th ) in the direction of a pressure transducer ( 3 ), taking into account, by a vehicle driver, the pressure transducer ( 3 ) in the brake system, an anti-skid control by pressure build-up, pressure holding and Druckabbauschaltstellungen the electro-hydraulic intake and exhaust valves ( 9 . 10 ), characterized in that a) the electronics unit ( 7 ) the engine ( 15 ) is supplied with defined electrical input and / or switch-off phases for the purpose of speed control, b) during a switch-off phase, a signal passed through the motor ( 15 ) generator voltage is tapped, c) the generator voltage ( 15 ) of the electronics unit ( 7 ), which estimates on the basis of the determined generator voltage the present in the brake system form to d) a noise-optimized control of the electro-hydraulic valves ( 9 ). Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgegriffene Generatorspannung in einem definierten Zeitintervall betrachtet und ausgewertet wird, um das Auslaufverhalten des Motors-Pumpen-Aggregates zu beurteilen, und dass aus dem beurteilten Auslaufverhalten auf die Vordruckbelastung des Motor-Pumpen-Aggregates geschlossen wird.Control method according to claim 1, characterized that the tapped generator voltage in a defined time interval is considered and evaluated to the run-out behavior of the motor-pump unit to judge, and that from the judged discontinuation on the admission pressure of the motor-pump unit is closed. Regelverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Auslaufverhalten des Motor-Pumpen-Aggregates durch Auswertung des Betrags des Generatorspannungsgradienten innerhalb des definierten Zeitintervalls beurteilt wird.Control method according to Claim 2, characterized that the leakage behavior of the motor-pump unit by evaluating the Amount of the generator voltage gradient within the defined time interval is judged. Regelverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zeitintervall über die Beziehung Δt = A·Loopzeit – tEinschaltphase mit beispielsweise: Loopzeit = 10 ms A = konstant = 6 tEinschaltphase = 30 ms definiert ist.Control method according to claim 3, characterized in that a time interval over the relationship .DELTA.t = A · loop time - t switch-on with, for example: loop time = 10 ms A = constant = 6 t switch-on = 30 ms is defined. Regelverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für das Zeitintervall die Beziehung tEinschaltphase < A·Loopzeit herangezogen wird.Control method according to Claim 4, characterized in that the relationship t switch-on phase <A · loop time is used for the time interval. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Generatorspannungsgradient proportional dem Drehzahlgradienten ist.Control method according to claim 1, characterized the generator voltage gradient is proportional to the speed gradient is. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlgradienten im Generatorbetrieb proportional mit dem Vordruck wächst.Control method according to claim 1, characterized that the speed gradient in generator operation proportional to the form is growing. Regelverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulsweite elektrischer Einschaltphasen und/oder Ausschaltphasen beobachtet wird, und dass für das Abgreifen der Generatorspannung solche Ausschaltphasen ausgewählt werden, welche im Vergleich mit einer oder mehreren benachbarten Einschaltphasen und/oder Ausschaltphasen eine übereinstimmende Pulsweite aufweisen.Control method according to claim 1, characterized the pulse width of electrical switch-on phases and / or switch-off phases is observed, and that for the tapping of the generator voltage such Ausschaltphasen be selected which in comparison with one or more adjacent switch-on phases and / or off phases a matching Have pulse width.
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