DE19914403A1 - Bremssystem und Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung einer Pumpe eines Bremssystems - Google Patents
Bremssystem und Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung einer Pumpe eines BremssystemsInfo
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Abstract
Bremssystem, bei dem eine Hydraulikflüssigkeit aus einem Druckspeicher über Ventilmittel in jeweilige Radbremszylinder einsteuerbar ist, wobei die Hydraulikflüssigkeit mittels einer Pumpe in den Druckspeicher förderbar ist, mit einem an der Ausgangsseite der Pumpe angeordneten Drucksensor zur Ermittlung von beim Pumpenbetrieb in der Hydraulikflüssigkeit auftretenden Druckpulsationen und Mitteln zur Auswertung der Druckpulsationen zum Erhalt eines Meßsignals zur Steuerung und/oder Überwachung der Pumpe.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur
Steuerung und/oder Überwachung einer Pumpe eines
Bremssystems nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 3.
Aus der DE 195 48 248 A1 sind ein Verfahren und eine
Vorrichtung zur Steuerung einer Pumpe eines
elektrohydraulischen Bremssystems bekannt. In dem
Bremssystem wird eine Hydraulikflüssigkeit aus einem
Druckspeicher über Ventilmittel in die jeweiligen
Radbremszylinder eingesteuert, wobei die
Hydraulikflüssigkeit mit einer Pumpe in den Druckspeicher
förderbar ist. Zur möglichst geräuschlosen Ladung des
Druckspeichers durch die Pumpe ist letztere mit einem
bedarfsgerecht vorgebbaren Pulspausenverhältnis
ansteuerbar.
Aus der DE 196 38 196 A1 ist ein System zur Überwachung
eines Bremssystems mit einer ansteuerbaren Hydraulikpumpe,
die sich in einem Hydraulikkreislauf befindet, und mit
wenigstens einem Magnetventil, dessen Betriebszustand auf
ein Steuersignal hin geändert werden kann, bekannt. Dabei
wird durch die Änderung des Betriebszustandes des
Magnetventils der Strömungswiderstand in dem
Hydraulikkreislauf beeinflußt. Es sind Überwachungsmittel
vorgesehen, mittels der bei Vorliegen bestimmter
Betriebsbedingungen abhängig von einem ermittelten
Nachlaufverhalten der Hydraulikpumpe bei unterschiedlichen
Betriebszuständen des Magnetventils eine Anzeigevorrichtung
zur Anzeige eines Fehlers betätigt wird.
Aus Sicherheitsgründen ist es notwendig, insbesondere bei
elektrohydraulischen Bremssystemen stets die
Druckversorgung zu überwachen. Zu diesem Zwecke wird der
absolute Systemdruck ständig, und der Druck und die
Druckänderungsrate bei einer Speicherladung auf Grenzwerte
hin überwacht. Während einer Druckregelung (beispielsweise
im Rahmen eines Anti-Blockier-Systems oder Antriebsschlupf-
Regelungs-Systems) kommt es zu einer Volumenentnahme aus
dem Druckspeicher, welche nicht oder nur sehr schwer in
genauer Weise meßbar ist. Bei einer gleichzeitigen
Nachladung des Druckspeichers erweist es sich bei
herkömmlichen Systemen als unmöglich, eine genaue
Überwachung der Pumpenwirkung durchzuführen. Bei
herkömmlichen Systemen kann lediglich aus einem
Druckanstieg in dem Druckspeicher auf den Betrieb bzw. die
Wirkung der Pumpe geschlossen werden.
Zur Vermeidung von Geräuschen wird eine derartige Pumpe
beim Ladebetrieb nicht zu 100% angesteuert, sondern in der
Regel getaktet betrieben. Dennoch ist während des
Fahrbetriebs ein durch die getaktete Pumpe hervorgerufenes
Geräusch insbesondere bei Drehzahländerungen störend
bemerkbar, während die Geräuschentwicklung bei konstanter
Drehzahl wesentlich unauffälliger ist.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Bremssystems,
bei welchem eine zuverlässige Überwachung des
Pumpenbetriebes in einfacher Weise durchführbar ist. Es
wird ferner angestrebt, ein Bremssystem mit einer möglichst
geringen Geräuschentwicklung zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Bremssystem mit den
Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur
Steuerung und/oder Überwachung einer Pumpe eines
Bremssystems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 3.
Erfindungsgemäß ist es nun möglich, insbesondere ein
elektrohydraulisches Bremssystem derart zu betreiben, daß
die Pumpenwirkung, d. h. insbesondere die Pumpendrehzahl und
die Pumpenleistung, auch bei gleichzeitiger Volumenentnahme
aus dem Druckspeicher beurteilt bzw. überwacht werden kann.
Ferner ist durch die erfindungsgemäß in einfacher Weise
mögliche Bestimmung der Pumpendrehzahl eine phasengeregelte
Ansteuerung der Pumpe zur Minimierung störender Geräusche
durch eine verbesserte Pumpentaktung möglich. Beim
Pumpenbetrieb werden Druckpulsationen erzeugt, deren
zeitlicher Verlauf das periodische Öffnen des
Auslaßventiles der Pumpe, d. h. bei einem z. B.
elektrohydraulischen Bremssystem der Speicherladepumpe,
wiederspiegelt. Die Periodendauer der Pulsationen bzw.
eines entsprechenden Meßsignals entspricht dabei der
Umdrehungsdauer der Pumpe. Die maximale Pulsationshöhe ist
ein Maß für die Pumpenleistung bei gegebener Elastizität
auf der Pumpenausgangsseite und bei gegebener Temperatur
der Hydraulikflüssigkeit bzw. des Druckmediums. Bei einem
typischen z. B. elektrohydraulischen Bremssystem arbeitet
die getaktete Pumpe beispielsweise mit Drehzahlen von etwa
1500-3000 U/min. was einer Periodendauer von 20-40 ms
entspricht.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen
Bremssystems bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind
Gegenstand der Unteransprüche.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen
Bremssystems ist der Drucksensor unmittelbar am Ausgang der
Pumpe angeordnet. Durch diese Anordnung können trotz
vorhandener Elastizitäten, welche beispielsweise durch in
dem Bremssystem vorgesehene Speicher und/oder Bohrungen
verursacht werden, Druckpulsationen in sehr genauer und
zuverlässiger Weise ermittelt werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des
erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Glättung sowie eine
Offset-Kompensation eines durch die Ermittlung der
Druckpulsationen erhaltenen Meßsignals durchgeführt. Bei
Pumpendrehzahlen von 1500-3000 U/min kann man
beispielsweise durch Einlesen des Drucksensorsignals mit
genügender Häufigkeit, beispielsweise alle 2 ms, eine
Glättung des Signals durchführen. Eine Offset-Kompensation
ist dadurch erzielbar, daß man von diesem Signal ein
langzeitgefiltertes Signal, beispielsweise den Mittelwert
des Signals über die unmittelbar vorangehenden 40-80 ms,
subtrahiert. Die Zeitdauer zwischen zwei positiven
Nulldurchgängen ist hierbei ein Maß für die Periodendauer.
Der Maximalwert bzw. die Amplitude des so erhaltenen
Signals ist, in Abhängigkeit von der Temperatur des
Druckmediums, direkt von der Pumpenleistung abhängig.
Beispielsweise durch Vergleich der ermittelten Signalwerte
mit abgelegten Tabellenwerten kann beurteilt werden, ob die
Pumpenleistung mit den spezifizierten Werten übereinstimmt
und somit die Pumpe ordnungsgemäß funktioniert.
Es erweist sich als vorteilhaft, die Pumpe getaktet zu
betreiben und zu einem festlegbaren Zeitpunkt nach einem
Nulldurchgang und/oder einem Extremum des geglätteten oder
offset-kompensierten Meßsignals anzusteuern. Durch diese
Maßnahme ist es möglich, die Körperschallentstehung unter
dem Aspekt der Geräuschstärke zu minimieren. Die Pumpe kann -
besonders leise angetrieben werden, wenn sie phasenrichtig
angesteuert wird.
Es ist erfindungsgemäß in einfacher Weise möglich, dem
Wirkungsgrad der Pumpe anhand der Höhe der ermittelten
Druckpulsationen bzw. der Amplitude des hieraus ermittelten
Meßsignals zu überwachen.
Eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Bremssystems wird nun unter Bezug auf die beigefügte
Zeichnung im einzelnen erläutert. In dieser zeigt
Fig. 1 ein Blockdiagramm zur Darstellung der
wesentlichen Elemente eines erfindungsgemäßen
elektrohydraulischen Bremssystems, und
Fig. 2 ein Flußdiagramm zur Veranschaulichung des
erfindungsgemäßen Verfahrens.
In dem dargestellten Bremssystem ist ein Bremspedal mit 100
bezeichnet. Über das Bremspedal kann Druck in einem
Hauptbremszylinder 110 aufgebaut werden. Mittels eines
Pedalwegsensors 118 kann die Bewegung des Bremspedals
erfaßt werden. Der Hauptbremszylinder 110 steht mit einem
Vorratsbehälter 115 in Kontakt. Der Hauptbremszylinder 110
steht in Verbindung mit einem Sicherheitsventil 120, das
sich in seinem nicht-bestromten Zustand in der
dargestellten Stellung befindet. Parallel zu dem
Sicherheitsventil ist ein Pedalwegsimulator 125 geschaltet.
In der Verbindungsleitung zwischen dem Hauptbremszylinder
110 und dem Sicherheitsventil 120 bzw. dem
Pedalwegsimulator 125 ist ein Drucksensor 130 angeordnet,
der ein Signal bereitstellt, das den Druck PHZ im
Hauptbremszylinder anzeigt.
Im nicht-bestromten Zustand gibt das Sicherheitsventil 120
die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder und
Auslaßventilen 141 und 142 frei. Die Auslaßventile sind
ebenfalls in ihrem nicht-bestromten Zustand in
Durchlaßrichtung geschaltet und geben die Verbindung zu
Radbremszylindern frei.
Das Auslaßventil 141 ist dem Radbremszylinder VR des
rechten Vorderrades, und das Auslaßventil 142 dem
Radbremszylinder VL des linken Vorderrades zugeordnet. Der
Druck in den Radbremszylindern kann durch Sensoren 151, 152
erfaßt werden.
Die Radbremszylinder stehen ferner über Einlaßventile 161
und 162 und ein Rückschlagventil 170 mit einem
Druckspeicher 185 in Kontakt. Der Druck in dem
Druckspeicher 185 kann mittels eines Drucksensors 180
erfaßt werden. Das Einlaßventil 161 ist dem rechten
Vorderrad, und das Einlaßventil 162 dem linken Vorderrad
zugeordnet.
Der Druckspeicher 185 steht ferner über Einlaßventile 163
und 164 mit dem Radbremszylinder HL des linken Hinterrades
bzw. dem Radbremszylinder HR des rechten Hinterrades in
Kontakt. Die Radbremszylinder des linken Hinterrades bzw.
des rechten Hinterrades stehen wiederum über Auslaßventile
143 bzw. 144 mit dem Vorratsbehälter 115 in Kontakt.
Die Auslaßventile 141 und 142 können über das
Sicherheitsventil 120 ebenfalls mit dem Vorratsbehälter 115
in Kontakt gebracht werden.
Eine Pumpe 190, die von einem Pumpenmotor 195 angetrieben
wird, fördert die Hydraulikflüssigkeit von dem
Vorratsbehälter 115 in den Druckspeicher 185.
Auf der Ausgangsseite der Pumpe 190, d. h. zwischen Pumpe
190 und Druckspeicher 185, ist ein weiterer Drucksensor 200
vorgesehen. Mittels dieses Drucksensors 200 sind durch den
Pumpenbetrieb verursachte Druckpulsationen in der
Hydraulikflüssigkeit ermittelbar. Der zeitliche Verlauf der
Druckpulsationen spiegelt das periodische Öffnen des (nicht
im einzelnen dargestellten) Auslaßventiles der Pumpe 190
wieder. Die ermittelten Druckpulsationssignale sind einer
Steuereinheit 300 zuführbar, welche eine geeignete
Signalverarbeitung durchführt. Zweckmäßigerweise handelt es
sich bei dieser Steuereinheit 300 um eine Steuereinheit,
welche den Gesamtbetrieb des dargestellten
elektrohydraulischen Bremssystems, d. h. die Ansteuerung der
Pumpe, der übrigen Drucksensoren und der Ventile, steuert
bzw. regelt. Eingangssignalleitungen und
Ausgangssignalleitungen der Steuereinheit 300 sind mit 301
bzw. 302 bezeichnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit der
Zeichnung sind mit dem Drucksensor 200 oder den anderen
Elementen des dargestellten Bremssystems verbundene
Signalleitungen, welche mit den Signalleitungen 301, 302
kommunizieren, nicht im einzelnen dargestellt.
Das dargestellte elektrohydraulische Bremssystem arbeitet
nun wie folgt:
Beim ordnungsgemäßen Betrieb wird das Sicherheitsventil 120 bestromt. Das Sicherheitsventil 120 gibt die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 115 und den Auslaßventilen frei und unterbricht die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 110 und den Auslaßventilen. Betätigt der Fahrer das Bremspedal 100, so ermittelt der Sensor 118 das Signal, daß dem Pedalweg des Bremspedals 100 entspricht und/oder der Sensor 130 liefert ein Drucksignal bezüglich des Drucks im Hauptbremszylinder.
Beim ordnungsgemäßen Betrieb wird das Sicherheitsventil 120 bestromt. Das Sicherheitsventil 120 gibt die Verbindung zwischen dem Vorratsbehälter 115 und den Auslaßventilen frei und unterbricht die Verbindung zwischen dem Hauptbremszylinder 110 und den Auslaßventilen. Betätigt der Fahrer das Bremspedal 100, so ermittelt der Sensor 118 das Signal, daß dem Pedalweg des Bremspedals 100 entspricht und/oder der Sensor 130 liefert ein Drucksignal bezüglich des Drucks im Hauptbremszylinder.
Ausgehend von wenigstens einem dieser Signale, die dem
Fahrerwunsch entsprechen, sowie eventuell weiteren
Betriebskenngrößen, bestimmt die Steuereinheit 300
Ansteuersignale zur Beaufschlagung der Einlaßventile 161,
162, 163 und 164 sowie der Auslaßventile 141, 142, 143 und
144.
Durch Bestromen des Pumpenmotors 195 wird die Pumpe 190
angetrieben und fördert Hydraulikflüssigkeit vom
Vorratsbehälter 115 in den Druckspeicher 185. Dies hat zur
Folge, daß der Druck im Druckspeicher 185, der von dem
Drucksensor 180 gemessen wird, ansteigt. Durch Öffnen der
Einlaßventile 161 bis 164 und Schließen der Auslaßventile
141 bis 144 wird der Druck in den Radbremszylindern
abhängig vom Fahrerwunsch erhöht. Durch Öffnen der
Auslaßventile und Schließen der Einlaßventile kann der
Druck in den Radbremszylindern entsprechend der
Pedalbetätigung abgebaut werden.
Besonders vorteilhaft ist, den Druck in den
Radbremszylindern mit den Drucksensoren 151 bis 154 zu
messen. In diesem Fall ist eine Druckregelung und/oder eine
Fehlerüberwachung möglich.
Der Pedalwegsimulator 125 bewirkt, daß der Fahrer am
Bremspedal 100 eine entsprechende Kraft spürt, die bei
entsprechender Betätigung des Bremspedals bei einem
herkömmlichen Bremssystem auftreten würde.
Bei Ausfall der Einrichtung wird das Sicherheitsventil 120
stromlos und gibt die Verbindung zwischen dem
Hauptbremszylinder 110 und den Radbremszylindern der
Vorderräder VL, VR frei. Damit hat der Fahrer über das
Bremspedal Durchgriff auf die Radbremszylinder der
Vorderräder.
Die Pumpe 190 muß ausreichend Hydraulikflüssigkeit in den
Druckspeicher fördern, damit ein ausreichender Bremsdruck
zur Verfügung steht. Die Überwachung des Pumpenbetriebes
ist mittels des Drucksensors 200 durchführbar. Es sei
angemerkt, daß auf den erwähnten Drucksensor 180 verzichtet
werden kann, damit dem langzeitgefilterten Signal aus dem
Drucksensor 200 eine Information über die Füllung des
Speichers vorliegt. Die Periodendauer des gemessenen
Druckpulssignals entspricht hierbei der
Pumpenumdrehungsdauer. Die maximale Pulsationshöhe bzw. die
Amplitude des Meßsignals stellt ein Maß für die
Pumpenleistung bei gegebener Elastizität auf der
Pumpenausgangsseite und bei gegebener Temperatur des
Druckmediums dar. Mittels geeigneter, in der Steuereinheit
300 durchzuführender Signalverarbeitungen ist somit eine
ständige Überwachung der Pumpenleistung, insbesondere auch
bei gleichzeitiger Volumenentnahme aus dem Druckspeicher
185, möglich. Die Temperatur des elektrohydraulischen
Bremssystems, d. h. insbesondere die Temperatur der
Hydraulikflüssigkeit, kann beispielsweise mittels einer in
dem Drucksensor 200 vorgesehenen
Temperaturerfassungseinrichtung ermittelt werden. Derartige
Temperaturerfassungseinrichtungen sind auch bei den
weiteren, in dem dargestellten Bremssystem verwendeten
Drucksensoren vorsehbar. Ein so ermitteltes
Temperatursignal kann ebenfalls der Steuereinheit zugeführt
werden, so daß das gemessene Druckpulssignal für eine
gegebene Temperatur mit in dem Steuergerät abgelegten
Tabellenwerten verglichen werden kann. Somit kann in
einfacher und unaufwendiger Weise festgestellt werden, ob
die Pumpenleistung mit den abgelegten bzw. spezifizierten
Werten übereinstimmt.
Das erfindungsgemäße Vorsehen des Drucksensors 200 erlaubt
ferner eine phasengeregelte Ansteuerung der Pumpe 190,
wodurch eine Minimierung der Geräuschentwicklung der Pumpe
190 erzielbar ist. Dadurch, daß mittels des Drucksensors
200 die Drehzahl der Pumpe 190 in einfacher und
zuverlässiger Weise ermittelbar ist, ist diese Drehzahl als
Führungsgröße bei der Pumpenregelung verwendbar. Insgesamt
kann mittels der Anordnung des Drucksensors 200 an der
Ausgangsseite der Pumpe 190 der Wirkungsgrad der Pumpe
ständig überwacht, sowie die Pumpe mit einer weitgehend
konstanten Drehzahl und/oder einer phasenrichtigen
Ansteuerung geräuscharm betrieben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in dem Flußdiagramm der
Fig. 2 noch einmal dargestellt. In einem Schritt 101
erfolgt hierbei die Förderung von Hydraulikflüssigkeit in
den Druckspeicher 185 mittels der Pumpe 190. In einem sich
hieran anschließenden Schritt 102 wird mittels des
Drucksensors 200 eine Ermittlung von beim Betrieb der Pumpe
auftretenden Druckpulsationen durchgeführt. In einem
weiteren Schritt 103 wird mittels einer Auswertung der
ermittelten Druckpulsationen ein Meßsignal zur Steuerung
bzw. Überwachung der Pumpenleistung erhalten. In einem
anschließenden Schritt 104 erfolgt eine Glättung und/oder
Offset-Kompensation des erhaltenen Meßsignals. Auf der
Grundlage dieses geglätteten bzw. offset-kompensierten
Meßsignals erfolgt schließlich in einem Schritt 105 die
Ansteuerung der Pumpe zu einem festlegbaren Zeitpunkt nach
einem Nulldurchgang und/oder einem Extremum des Meßsignals.
Die Vorrichtung und das Verfahren sind nicht auf das im
Ausführungsbeispiel eingesetzte elektrohydraulische
Bremssystem beschränkt. Vielmehr ist die Erfindung bei
beliebigen Bremssystemen einsetzbar, bei welchen am Ausgang
des das Druckmedium fördernden Mittels, insbesondere einer
Pumpe, beispielsweise sensorisch Druckpulsationen erfaßt
und demzufolge ausgewertet werden können.
Claims (6)
1. Bremssystem, insbesondere elektrohydraulisches
Bremssystem, bei dem eine Hydraulikflüssigkeit aus einem
Druckspeicher (185) über Ventilmittel (161, 162, 163, 164)
in jeweilige Radbremszylinder einsteuerbar ist, wobei die
Hydraulikflüssigkeit mittels einer Pumpe (190) in den
Druckspeicher (185) förderbar ist, gekennzeichnet durch
einen an der Ausgangsseite der Pumpe (190) angeordneten
Drucksensor (200) zur Ermittlung von beim Pumpenbetrieb in
der Hydraulikflüssigkeit auftretenden Druckpulsationen und
Mittel (300) zur Auswertung der Druckpulsationen zum Erhalt
eines Meßsignals zur Steuerung und/oder Überwachung der
Pumpe (190).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Drucksensor (200) unmittelbar am Ausgang der Pumpe
(190) angeordnet ist.
3. Verfahren zur Steuerung und/oder Überwachung einer Pumpe
eines Bremssystems, insbesondere eines elektrohydraulischen
Bremssystems, bei dem die Hydraulikflüssigkeit aus einem
Druckspeicher (185) über Ventilmittel (161, 162, 163, 164)
in die Radbremszylinder eingesteuert wird, wobei die
Hydraulikflüssigkeit mittels einer Pumpe (190) in den
Druckspeicher (185) gefördert wird, dadurch gekennzeichnet,
daß beim Betrieb der Pumpe (190) auftretende
Druckpulsationen ermittelt und zum Erhalt eines Meßsignals
zur Steuerung und/oder Überwachung der Pumpe (190)
ausgewertet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Glättung und/oder eine Offset-Kompensation des
erhaltenen Meßsignals durchgeführt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Pumpe (190) getaktet betrieben wird, wobei die Pumpe zu
einem festlegbaren Zeitpunkt nach einem Nulldurchgang und/oder
einem Extremum des geglätteten und/oder offset-kompen
sierten Meßsignals angesteuert wird.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß der Wirkungsgrad der Pumpe
(190) anhand der Höhe der ermittelten Druckpulsationen bzw.
der Amplitude des aus den Druckpulsationen ermittelten
Meßsignals überwacht wird.
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