DE19610863A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Reibwertsignals - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Reibwertsignals

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Ermittlung eines den Reibwert der Fahrbahn repräsentierenden Signals nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 10.
Bremsanlagen, bei denen zur Blockierverhinderung bei bestimmten Bedingungen der Bremsdruck selbständig abgebaut wird, sind beispielsweise bekannt aus "Technische Unterrichtung, Bremssysteme, Ausgabe 94/95". Bei solchen Bremsanlagen geschieht der Abbau des Bremsdrucks in einer Radbremseinheit zur Blockierverhinderung durch eine Rückförderpumpe, die durch ein entsprechendes Ansteuersignal angesteuert wird. Zur optimalen Adaption der Bremsregelung an den momentanen Betriebszustand des Fahrzeugs ist die Kenntnis des aktuellen Reibwertes der Fahrbahn von großer Bedeutung.
Aus der DE-Anmeldung P 195 28 697.9 ist ein Verfahren beziehungsweise eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Druckgröße bei einer obengenannten Bremsanlage bekannt. Hierdurch kann der Differenzdruck, insbesondere in einer Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung einfach und kostengünstig ermittelt werden. Ebenso wie in der WO 94/07717 beinhaltet diese Anmeldung auch ein Verfahren, um die Drehzahl der Rückförderpumpe bei einer solchen Bremsanlage ohne zusätzliche umfangreiche Sensorik zu bestimmen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ohne zusätzliche Sensorik in einfacher Weise den Reibwert der Fahrbahn zu ermitteln.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 beziehungsweise des Anspruchs 10 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Wie schon erwähnt, geht die Erfindung aus von einem Verfahren zur Ermittlung eines den Reibwert der Fahrbahn repräsentierenden Signals bei einer Bremsanlage, bei der zum Abbau des Bremsdrucks in einer Radbremseinheit eine durch ein Ansteuersignal gesteuerte Förderpumpe vorgesehen ist. Der Kern der Erfindung besteht nun darin, daß das den Reibwert der Fahrbahn repräsentierende Signal abhängig von dem erfaßten, in Reaktion auf einen Druckabbau auftretende Fördervolumen der Förderpumpe ermittelt wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß das Volumen, das zur Blockierverhinderung aus einer Radbremseinheit entfernt werden muß, ein gutes Maß für den Reibwert der Fahrbahn, auf dem sich das jeweilige Rad bewegt, darstellt. Durch die Erfindung gelangt man in einfacher Weise zu einer Abschätzung des Fahrbahnreibwertes.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Erfassung des Fördervolumens durch eine Auswertung des Ansteuersignals dem Förderpumpe geschieht. Dadurch kann auf eine zusätzliche Sensorik zur Erfassung des Fördervolumens verzichtet werden. Die Ansteuerung der Förderpumpe geschieht dabei getaktet, im allgemeinen pulsweitenmoduliert.
Insbesondere kann vorgesehen sein, daß die Ansteuerung der Förderpumpe derart geschieht, daß die Drehzahl der Förderpumpe auf einen vorgebbaren Drehzahlwert geregelt wird. Durch diese erfindungsgemäße Drehzahlregelung der Förderpumpe kann aufgrund der Ansteuersignale das Fördervolumen ermittelt werden. Hierzu kann vorgesehen sein, daß die Erfassung des Fördervolumens derart geschieht, daß in Reaktion auf einen Druckabbau die Zeit ermittelt wird, während der die Förderpumpe eine bestimmte Fördermenge fördert. Zur Erfassung des Fördervolumens wird dann das Tastverhältnis des getakteten Ansteuersignals bestimmt und in Reaktion auf einen Druckabbau die Zeit ermittelt, während der das Tastverhältnis oberhalb eines Schwellwertes liegt.
Das erfindungsgemäß ermittelte, den Reibwert der Fahrbahn repräsentierende Signal kann zur Stützung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit während Bremsvorgängen oder zur Adaption der Bremsvorgänge an die Fahrbahnbeschaffenheit herangezogen werden. Zur Ermittlung des Radschlupfes ist eine Größe notwendig, die die Fahrzeuglängsgeschwindigkeit hinreichend gut beschreibt. Die Ermittlung einer solchen Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit ist aber während der ablaufenden Bremsvorgänge schwierig, da diese Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit im allgemeinen auf der Grundlage der gebremsen Räder bestimmt werden muß. Insbesondere bei vierradgetriebenen Fahrzeugen wird zur Stützung der Referenzgeschwindigkeit in bekannter Weise ein Fahrzeuglängsbeschleunigungssensor herangezogen. Durch die Erfindung lassen sich Rückschlüsse auf die Fahrbahnbeschaffenheit (Reibwert) gewinnen, die es erlauben, auf die Fahrzeugverzögerung und damit auf die Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit während eines Bremsvorgangs zu schließen, ohne Zurhilfenahme eines Längsbeschleunigungssensors oder anderer Hilfsgrößen (zum Beispiel Differenzierung der Referenzgeschwindigkeit).
Neben der erfindungsgemäßen Reibwertermittlung kann ein weiteres Signal ermittelt werden, das den durch den Fahrer durch Betätigung des Bremspedals vorgebbaren Bremsdruck repräsentiert. Dieses weitere Signal, das auch den Bremsdruck im Hauptzylinder repräsentiert, wird erfindungsgemäß abhängig von dem in Reaktion auf einen Druckabbau auftretenden maximalen Ansteuersignal der Förderpumpe ermittelt. Auch bei dieser Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die Ansteuerung der Förderpumpe getaktet geschieht und die Erfassung des maximalen Ansteuersignals derart geschieht, daß das Tastverhältnis des Ansteuersignals bestimmt wird und das in Reaktion auf einen Druckabbau auftretende maximale Tastverhältnis erfaßt wird. Hierdurch gelangt man ohne zusätzliche Sensorik zu einer Abschätzung des Bremsdrucks im Hauptzylinder beziehungsweise zu einem Maß für den Bremswunsch des Fahrers.
Neben dem Verfahren zur Ermittlung der obengenannten Größen beinhaltet die Erfindung auch eine entsprechende Vorrichtung zur Durchführung des. Verfahrens. Hierzu sind Mittel zur Ermittlung eines den Reibwert der Fahrbahn repräsentierenden Signals bei einer Bremsanlage vorgesehen, wobei diese Mittel derart ausgestaltet sind, daß das den Reibwert der Fahrbahn repräsentierende Signal abhängig von dem erfaßten in Reaktion auf einen Druckabbau auftretende Fördervolumen der Förderpumpe ermittelt wird.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Zeichnung
Die Fig. 1 zeigt die wichtigsten Teile einer Bremsanlage, von der die Erfindung ausgeht. Die Fig. 2 und 3 zeigen Blockschaltbilder der Erfindung. Die Fig. 4 stellt ein Ablaufdiagramm und die Fig. 5 einen zeitlichen Verlauf des Ansteuersignals der Förderpumpe dar.
Ausführungsbeispiel
Im folgenden soll die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels beschrieben werden.
Die Fig. 1 zeigt eine aus dem Stand der Technik bekannte Bremsanlage, bei der in der Radbremse 5 gezielt eine Bremsdruckzuführung, ein Bremsdruckabbau und ein Konstanthalten des Bremsdrucks zu realisieren ist. Zur Einleitung eines Bremsvorgangs betätigt der Fahrer das Bremspedal 6, woraufhin durch einen Bremskraftverstärker der durch den Hauptzylinder aufgebrachte Bremsdruck PHZ durch eine Öffnung des Einlaßventils 4a geschieht. Bei der Einleitung des Bremsvorgangs ist das Auslaßventil 4b zu schließen beziehungsweise geschlossen zu halten. Wird nun an dem Rad, zu dem die Radbremse 5 gehört, eine Blockierneigung festgestellt, so wird im allgemeinen der weitere Aufbau des Bremsdrucks durch Schließen des Einlaßventils 4a unterbunden. Reicht eine solche Konstanthaltung des Bremsdrucks zur Verhinderung der Blockierneigung nicht aus, so kann das Auslaßventil 4b geöffnet werden, woraufhin über die Speicherkammer 5 und ein Rückschlagventil durch die Rückförderpumpe 3 der Bremsdruck zurückgepumpt wird. Mit dem Bezugszeichen 1 ist eine Dämpferkammer und mit dem Bezugszeichen 2 eine Drossel gekennzeichnet. Der Bremsdruckabbau geschieht so lange, bis der Bremsschlupf an dem Rad wieder einen zulässigen Wert annimmt. Durch die Rückförderpumpe 3 muß also der zu dem unerwünschten Bremsschlupfführende Bremsdruck in Form eines Bremshydraulikvolumens von der Radbremse 5 weggefördert werden. Gegenstand der Erfindung ist es, dieses Fördervolumen in Reaktion auf ein Öffnen des Auslaßventils 4b möglichst genau zu erfassen, da das Fördervolumen ein relativ gutes Maß für den Reibwert der Fahrbahn angibt, auf der sich das Rad, zu dem die Bremseinheit 5 gehört, bewegt.
Dies geschieht durch die anhand der Fig. 2 zu beschreibende Vorgehensweise. Mit den Bezugszeichen 107vr, 107vl, 107hr und 107hl sind Raddrehzahlsensoren gekennzeichnet, die die entsprechenden Raddrehzahlen Nÿ der Räder an das Bremssteuergerät 106 abgeben. Abhängig von den Raddrehzahlen und gegebenenfalls abhängig von anderen Größen werden die Einlaß- und Auslaßventile 4a und 4b (Fig. 1) angesteuert, um einen Druckaufbau, einen Druckabbau oder ein Konstanthalten des Bremsdrucks zu bewirken.
Neben den Raddrehzahlen und den gegebenenfalls anderen Signalen werden dem Bremssteuergerät 106 von der Einheit 105 Signale SRW zugeführt, die die Reibwerte der Fahrbahn repräsentieren. Diese Reibwerte betreffen die Fahrbahnbeschaffenheit, auf denen sich jedes einzelne Rad bewegt. Weiterhin werden dem Bremssteuergerät von der Einheit 105 der Hauptzylinderbremsdruck PHZ zugeführt. Von dem Bremssteuergerät werden der Einheit 105 die Ansteuersignale der Auslaßventile 4b (AV) zugeleitet. Die Rückförderpumpe 3 (Fig. 1) wird durch den Pumpenmotor 104 betrieben. Der Pumpenmotor 104 wird wiederum durch ein getaktetes Ansteuersignal PWM angesteuert, wobei die Drehzahl der Förderpumpe, also die Pumpenmotordrehzahl durch den Regler R (103) geregelt wird. Hierzu wird in der Einheit 101 die Istpumpendrehzahl Np,ist und in der Einheit 102 eine Solldrehzahl Np,soll dem Regler 103 zugeführt. Das Ansteuersignal PWM des Pumpenmotors 104 wird der Einheit 105 zugeleitet (Verzweigung 110).
Zur Funktionsweise des Blocks 101 soll auf die eingangs erwähnte DE-Anmeldung P 195 28 697.9 beziehungsweise auf die WO 94/07717 verwiesen werden. Hier werden Verfahren vorgestellt, wie man aus der während der Pulspausenzeiten von dem Pumpenmotor 104 erzeugten Generatorspannung die Pumpendrehzahl Np,ist ermitteln kann. Wichtig für die Erfindung in diesem Ausführungsbeispiel ist lediglich, daß die Drehzahl der Förderpumpe 3 beziehungsweise des Pumpenmotors 104 auf einen vorgebbaren Drehzahlwert Np,soll geregelt wird.
Die Fig. 3 zeigt den Block 105 der Fig. 2 detaillierter. Das von der Verzweigung 110 herkommende Ansteuersignal PWM für den Pumpenmotor 104 wird einem Tastverhältnisanalysator 1051 zugeführt. Das Ansteuersignal für den Pumpenmotor 104 ist ein pulsweitenmoduliertes Signal. Der Pumpenmotor 104 wird also durch das Ansteuersignal PWM eine gewisse Zeit ein- und eine gewisse Zeit ausgeschaltet. Das Verhältnis zwischen Ein- und Ausschaltzeit wird in dem Analysator 1051 in bekannter Weise als Tastverhältnis TV bestimmt. Dieses Tastverhältnis TV wird der Einheit 1052 zugeführt. Darüber hinaus wird dem Block 1052 die Ansteuerung des Auslaßventils der betreffenden Radeinheit zugeleitet. Anhand der Fig. 4 soll nun die Funktionsweise des Blocks 1052 näher beschrieben werden.
Nach dem Startschritt 401 wird im Schritt 402 abgefragt, ob das Auslaßventil 4b des betrachteten Rades offen ist. Ist das Auslaßventil geschlossen, so wird direkt zum Endschritt 410 übergegangen. Wurde das Auslaßventil jedoch geöffnet, so wird im Schritt 403 ein Zählerwert T auf Null gesetzt. Im Schritt 404 wird dann das im Analysator 1051 gebildete Tastverhältnis TV eingelesen und im Schritt 405 mit einem Schwellwert SW verglichen. Überschreitet das Tastverhältnis den Schwellwert SW, so wird der Zähler T im Schritt 406 um einen Zählwert erhöht, woraufhin im Schritt 404 das aktuelle Tastverhältnis TV eingelesen und im Schritt 405 erneut mit dem Schwellwert SW verglichen wird. Diese Schleife wird so lange durchlaufen, bis das Tastverhältnis TV den Schwellwert SW unterschreitet, woraufhin dann im Schritt 407 der Zählwert T ausgelesen wird. Setzt man voraus, daß der in der Fig. 4 gezeigte Ablauf in festen Zeiteinheiten durchlaufen wird, so gibt der Zählwert T an, wie lange die Förderpumpe 3 benötigt hat, um den durch Öffnen des Auslaßventils anstehenden überflüssigen Bremsdruck wegzufördern. Dies ist in der Fig. 5 gezeigt, in der das Tastverhältnis über der Zeit in dem Fall aufgetragen ist, in dem das Auslaßventil geöffnet wurde. Durch die Öffnung des Auslaßventils AV gelangt ein bestimmtes Fördervolumen an die Förderpumpe, die dieses Volumen durch eine Erhöhung des Tastverhältnisses (Pumpendrehzahl wird konstant geregelt) von der Radeinheit wegfördert. Die Zeit T ist dabei ein Maß für das Fördervolumen Vol. Zurück zur Fig. 4 wird im Schritt 408 mittels einer Kennlinie aus der Zeit T über das Volumen Vol auf den Reibwert SRW geschlossen. Im Schritt 409 wird dann dieser den Reibwert der Fahrbahn repräsentierende Wert SRW ausgelesen. Nach dem Endschritt 410 wird das in der Fig. 4 gezeigte Programm erneut gestartet. Wie schon erwähnt, wird das Reibwertesignal SRW der Bremssteuereinheit 106 zugeführt.
Neben dem in der Fig. 5 schraffiert gekennzeichneten Fördervolumen als Maß für den Reibwert der Fahrbahn kann weiterhin das maximale Tastverhältnis Tvmax in Reaktion auf eine Betätigung des Auslaßventils ermittelt werden. Dies geschieht mit einer bekannten Maximalwertbestimmung im Block 1053 der Fig. 3. Das maximale Tastverhältnis Tvmax in Reaktion auf ein Öffnen des Auslaßventils 4b, (das Einlaßventil 4a ist dabei selbstverständlich geschlossen) ist ein direktes Maß für den Druck PHZ im Hauptzylinder und damit ein direktes Maß für den Bremswunsch des Fahrers (Fahrpedal 6). Auch dieser Wert PHZ wird der Bremssteuereinheit 106 zugeführt.

Claims (10)

1. Verfahren zur Ermittlung eines den Reibwert der Fahrbahn repräsentierenden Signals (SRW) bei einer Bremsanlage, bei der zum Abbau des Bremsdrucks in einer Radbremseinheit eine durch ein Ansteuersignal (PWM) gesteuerte Förderpumpe (104) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das den Reibwert der Fahrbahn repräsentierende Signal (SRW) abhängig von dem erfaßten, in Reaktion auf einen Druckabbau (AV) auftretenden Fördervolumen (Vol) der Förderpumpe (104) ermittelt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Fördervolumens (Vol) durch eine Auswertung des Ansteuersignals (PWM) der Förderpumpe (104) geschieht.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Förderpumpe (104) getaktet geschieht.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Förderpumpe (104) derart geschieht, daß die Drehzahl (Np,ist) der Förderpumpe (104) auf einen vorgebbaren Drehzahlwert (Np,soll) geregelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Fördervolumens (Vol) derart geschieht, daß in Reaktion auf einen Druckabbau die Zeit (T) ermittelt wird, während der die Förderpumpe (104) eine bestimmte Fördermenge fördert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassung des Fördervolumens (Vol) derart geschieht, daß das Tastverhältnis (TV) des Ansteuersignals (PWM) bestimmt wird und in Reaktion auf einen Druckabbau die Zeit (T) ermittelt, während der das Tastverhältnis (TV) oberhalb eines Schwellwertes (SW) liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ermittelte, den Reibwert der Fahrbahn repräsentierende Signal (SRW) zur Stützung der Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit (Vref) während der Bremsvorgänge oder zur Adaption der Bremsvorgangs an die Fahrbahnbeschaffenheit herangezogen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß neben dem den Reibwert der Fahrbahn repräsentierenden Signal (SRW) ein weiteres Signal (PHZ) ermittelt wird, das den durch den Fahrer durch Betätigung des Bremspedals vorgegebbaren Bremswunsch repräsentiert, wobei das weitere Signal (PHZ) abhängig von dem in Reaktion auf einen Druckabbau (AV) auftretenden maximalen Ansteuersignal (PWM) ermittelt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuerung der Förderpumpe (104) getaktet geschieht und die Erfassung des maximalen Ansteuersignals (PWM) derart geschieht, daß das Tastverhältnis (TV) des Ansteuersignals (PWM) bestimmt wird und das in Reaktion auf einen Druckabbau auftretende maximale Tastverhältnis bestimmt wird.
10. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (105) zur Ermittlung eines den Reibwert der Fahrbahn repräsentierenden Signals (SRW) bei einer Bremsanlage vorgesehen sind mit einer zum Abbau des Bremsdrucks in einer Radbremseinheit eine durch ein Ansteuersignal (PWM) gesteuerten Förderpumpe (104), dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (106) derart ausgestaltet sind, daß das den Reibwert der Fahrbahn repräsentierende Signal (SRW) abhängig von dem erfaßten, in Reaktion auf einen Druckabbau (AV) auftretende Fördervolumen (Vol) der Förderpumpe (104) ermittelt wird.
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