WO2008107219A1 - Verfahren zur kalibrierung von analogisierten ventilen in einer druckregelvorrichtung - Google Patents

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WO2008107219A1
WO2008107219A1 PCT/EP2008/050781 EP2008050781W WO2008107219A1 WO 2008107219 A1 WO2008107219 A1 WO 2008107219A1 EP 2008050781 W EP2008050781 W EP 2008050781W WO 2008107219 A1 WO2008107219 A1 WO 2008107219A1
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calibration
current
coil
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PCT/EP2008/050781
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Mirco Loos
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
    • B60T8/32—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration
    • B60T8/34—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/36—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition including a pilot valve responding to an electromagnetic force
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
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    • B60T17/18—Safety devices; Monitoring
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M17/00—Testing of vehicles
    • G01M17/007—Wheeled or endless-tracked vehicles
    • G01M17/04—Suspension or damping

Definitions

  • the invention relates to a method according to the preamble of claim 1 and to a motor vehicle brake pressure regulating device according to the preamble of claim 16.
  • a / D valves are in principle conventional electromagnetic (solenoid) switching valves, which are controlled by means of a pulse width modulated current (PWM) in such a way that the valve stem assumes a floating position.
  • PWM pulse width modulated current
  • the opening flow is known to the flow of a normally open valve, which is just sufficient, at a certain pressure differential to keep the valve closed.
  • the opening current characteristic current over differential pressure
  • calibration of the regulating A / D valve
  • certain pressure values are specified and pointwise determined flow points, which reflect the opening flow behavior of the valve.
  • a correspondingly obtained curve or support points for this curve can then be stored in the controller of the electronic brake system for later use.
  • the above-described calibration process to be performed individually for each individual valve due to minor manufacturing tolerances to be taken into account requires additional time and makes the production process of the valves produced in large quantities in brake systems overall very complicated.
  • the aim of the invention is to provide a calibration method for determining calibration values, in particular for an opening flow curve, which can be automatically and automatically initiated by the electronic control unit after installation in a motor vehicle, without the use of a pressure sensor or a pressure sensor magnetic / electrical Messeselements takes place.
  • a calibration of an electromagnetic valve is carried out in an electronically controlled pressure control device in which the prevailing at the valve to be calibrated differential pressure periodically modulates and applied to the corresponding valve coil electrical signal to the valve spool or evaluated on an additional measuring coil for calibration.
  • the electrical signal is, in particular, the electrical induction signal and / or the coil current profile and / or the voltage profile at the valve coil or at an additional measuring coil.
  • the valve coil is preferably supplied with an offset current.
  • the offset current is a current from a current source that flows through the valve during the calibration measurement so that it can be opened or closed more easily, for example by hydraulic pressure pulses acting on it. This does not mean, however, that this current must necessarily always remain constant. Rather, it is according to an embodiment of the calibration so that the current is lowered in accordance with a ramp. During a calibration measurement (recording of a measuring point), the current is still sufficiently constant even with a continuous lowering, so that one can speak of a measurement or calibration at constant current. In principle, however, it is also conceivable to carry out a calibration measurement without an offset current as long as the pressure pulsations are sufficient to produce a measurable valve reaction. The latter will rarely be the case.
  • the valve coil current is preferably applied to a (relative to a certain time) by means of a current regulator. point) predetermined setpoint adjusted. Since in general a controller does not show ideal behavior, the coil current adjusted by the regulator is changed by a hydraulically provoked ram motion. For example, if a periodic excitation of the plunger made, then results in a periodic current waveform whose amplitude depends inter alia on the quality of the regulator and the strength of the excitation. In this case, the instantaneous desired value can also be continuously changed according to a curve, which is preferred according to the method. The curve is particularly easy a particularly preferred straight line or ramp.
  • the setpoint value modulated by the valve movement for example the coil voltage
  • the actual value of the controller is evaluated, which is according to the embodiment of the valve coil current.
  • the magnetic flux is measured in the region of the magnetic circuit of the valve coil with known magnetic sensor means.
  • a pick-up coil can be arranged in the magnetic field of the coil.
  • a calibration of the valve is preferably carried out by measuring the opening or closing current.
  • the opening or closing current is in particular the current which flows during a valve movement. This is measured at a differential pressure in the vicinity of 0 bar, in particular at less than 0.5 bar.
  • a measurement at a differential pressure of exactly 0 bar is in principle not possible according to the method according to the invention, since a certain small differential pressure is required to open the valve to be calibrated.
  • valve coil current for detecting the switching point of the valve for example, linear, increased or decreased.
  • the switching point of the valve is determined by a change in the electrical signal measured at the valve.
  • the above-mentioned periodic differential pressure is caused by an acting on the valve, conveying hydraulic pump, which is in particular part of the pressure control device.
  • the escape of the conveying means from the region between the pump and the calibration valve can preferably be made possible by a further open electromagnetic valve connected to this circuit.
  • the valve to be calibrated is concerned around an isolation valve or an intake valve of an electric brake control unit.
  • a component already present in the device for example, valve, check valve, orifice, pressure accumulator, etc. is preferably used. If the amplitude of the differential pressure is increased by this measure, there is advantageously also an increase in the amplitude or amplitude change of the electrical measuring signal evaluated for the calibration.
  • the isolation valve is preferably opened only partially.
  • “partially open” does not mean that the valve is actually open at each pressure. Rather, it is meant that the valve current is selected so that the valve opens at a certain current-dependent differential pressure.
  • the partial opening of the separating valve used for amplification thus takes place, for example, with a valve current, in which the valve opens even at a fairly low differential pressure.
  • the inlet valve can be partially opened in order to increase the differential pressure amplitude.
  • the electric current which is passed through the coil of the respective reinforcing valve for this purpose, has a thickness which corresponds to an opening pressure of preferably about 0.5 to about 8 bar. Particularly preferably, this range is between about 2 to about 4 bar.
  • the calibration is only after installation of the pressure control device in a Nutzanengine, in particular in a Vehicle, without external pressurization automatically made by the device.
  • a Nutzanengine for example, in a motor vehicle.
  • the control device comprises a per se known current control circuit, which in particular allows multi-channel current control.
  • the current control circuit is equipped with a measuring circuit known per se for determining the coil current.
  • the coil current can be measured continuously or averaged and, if necessary, precisely regulated.
  • the current controller used to drive the A / D valve is used quasi "as a sensor".
  • a hydrodynamic in particular via the hydraulic system of the brake system, for example via the pump of the brake system, a pressure modulation is performed in such a way that the A / D valve performs a plunger movement.
  • the differential pressure at the valve is preferably modulated periodically or pulsed with an amplitude which opens the A / D valve.
  • the result of the periodic opening of the valve resulting plunger movement of the controlled valve leads to a reaction to the coil current through the voltage induced in the valve coil.
  • the current regulator then tries to readjust the actual current, which has been changed by the periodic ram movement, to the preset desired current.
  • the valve opening or closing point is preferably determined by evaluating the oscillation signal of the coil current curve.
  • the amplitude of the current curve is considered. If, for example, the valve stem begins to move when the offset current is lowered at a certain time, this can be recognized by a higher amplitude of the valve current. This increase in amplitude normally extends to a certain limited offset current range in which the valve is sensitive to pressure pulsations. In principle, however, the curve can also be evaluated with regard to the frequency or other parameters, provided that a valve movement can still be detected with sufficient accuracy.
  • the offset current flowing at the time of the thus detected valve reaction then corresponds quite accurately to the sought calibration value, which should indicate the opening or closing current at a differential pressure near 0 bar.
  • the method described above describes one way in which the opening or closing flow of a valve can be measured at a differential pressure of close to 0 bar.
  • a corresponding opening or closing current measurement is carried out, which, however, is representative of a differential pressure greater than 0 bar.
  • This is possible, in particular in which the previously described pressure reduction at another valve, which is not calibrated, is withdrawn, so that the pressure in the area between the pump outlet and the calibration valve increases significantly.
  • This differential pressure increase results in the calibration of an inlet valve, for example, when the isolation valve is closed slightly further than in the above-described 0 bar measurement.
  • the invention also relates to an electronically controlled motor vehicle brake pressure control device having at least one ABS control program according to claim 16. This is in particular a control device for a hydraulic pressure.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a braking device for ABS and ESP control operations
  • Fig. 2 is a diagram of the time course of the coil current of a valve to be calibrated.
  • tandem master cylinder 5 is connected to hydraulic unit 6 (HCU) of an electronic vehicle brake system.
  • Electronic unit 7 comprises a microprocessor / controllerystem with which the actuators and sensors contained in the valve block can be electronically controlled or measured.
  • Hydraulic unit 6 comprises two brake circuits I and II.
  • each of the brake circuits comprises two wheel pressure circuits (A, B or C, D), each with one inlet 3 or 3 'and one outlet valve 4 or 4'.
  • the electronics of the ECU 7 comprise a multi-channel current regulator, which allows independent regulation of the currents through the coils of the valves 2, 2 '(isolation valves) and the inlet valves 3, 3'.
  • Reference numerals 8 and 8 ' denote normally closed electronic switching valves.
  • In leading to the master cylinder 5 hydraulic line 8 is a Input pressure sensor 9.
  • the illustrated brake system does not include any other pressure sensors in the wheel pressure circuits themselves.
  • pump 1 When carrying out the calibration procedure, pump 1 is switched on to generate pressure pulsations on the valve to be calibrated.
  • the calibration will be described below using the inlet valve 3 as an example.
  • Calibration of other A / D valves, such as the isolation valve 2 can be done analogously.
  • a periodic differential pressure is produced at inlet valve 3, which in the case of a completely closed inlet valve does not necessarily lead to an opening of the inlet valve. Only when the current through the coil of the isolation valve, for example, ramped lowered, resulting in a suitable current range periodic plunger movements.
  • the plunger movements occur especially in the area of the balance of forces between the spring force of the return spring and the magnetic force of the valve spool.
  • the calibration measurement to be carried out here for a differential pressure of 0 bar is conveniently carried out in a state of the hydraulic system in which the pressure in line 12 is also in the range of the atmospheric pressure.
  • the curves in FIG. 2 represent the time profile of the valve coil current of the inlet valve 3.
  • the number of recorded measured values is plotted on the x-axis of the diagram.
  • the x-axis can also be understood as a time axis since the measuring points were recorded at regular, constant intervals.
  • the y-axis represents the current which is measured in the current regulator at the flow channel associated with the inlet valve 3.
  • first pump 1 is switched on and separating valve 2 is acted upon by a current which corresponds to an opening pressure of about 3 bar.
  • the pressure pulsations of pump 1 pass via line 13 to the separating valve 2 and are reflected there.
  • a portion of the pumped by pump 1 hydraulic fluid can equally escape through valve 2, so that the average pressure in line 13 does not increase much above 0 bar (about 0 to 3 bar).
  • the amplified pressure pulsations then reach the side of intake valve 3 facing the pump.
  • valve 3 is first energized with almost the full current and thus substantially completely closed. Since no pressure prevails on the side facing the wheel cylinder, a pulsating pressure difference builds up on valve 3. Now, according to a ramp, the setpoint value for the coil current of valve 3 is reduced. The pressure pulsations are still insufficient to cause the plunger of valve 3 to move. Meanwhile, the current curve of valve 3 within the electronics unit is regularly measured and stored at short, equidistant intervals (n measuring points). The measured current values are plotted in FIG. 2 as curve 15. Since the PWM current regulator oscillates slightly, current pulsations with a comparatively small amplitude of approximately 10 measuring units can be recognized.
  • the offset current (setpoint current) in valve coil 3 is slowly reduced in a ramp.
  • the valve stem of valve 3 is pressurized by the pressure Pulsations is movable, changes the recorded current curve.
  • Curve 16 shows the course of the coil current in the steady state and know an amplitude of over 80 units of measurement. For purposes of illustration, the curve is in the same range of points as curve 15. However, these are current values measured at a later time.
  • the current range of the offset current in which the current curve with increased amplitude can be seen, is used as opening current of the valve at a pressure difference of about 0 bar. The calibration process for valve 3 is completed.
  • the calibration method described above allows a valve calibration in the motor vehicle.
  • a calibration of the valves in the factory or at the motor vehicle manufacturer can be advantageously eliminated. It is particularly expedient if the calibration method described above is carried out in the wake of the brake system after switching off the ignition or while driving in suitable situations.
  • a particularly suitable situation is given in particular when the vehicle is currently executing an acceleration process.
  • the method is configured such that a termination or interruption of the calibration process takes place in the event of an inappropriate driving situation. In these non-suitable driving situations, proper functioning of the brake system has the highest priority.
  • the calibration value which was determined for a pressure difference of 0 bar, can preferably be used to correct an already stored opening flow characteristic for the valve.

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Abstract

Verfahren, bei dem eine Kalibrierung eines elektromagnetischen Ventils (2,3) in einer elektronisch gesteuerten Druckregelvorrichtung (6) vorgenommen wird, wobei der am zu kalibrierenden Ventil (2,3) vorherrschende Differenzdruck periodisch moduliert und wobei das an der Ventilspule des Ventils (2,3) anliegende elektrische Signal an der Ventilspule oder an einer zusätzlichen Messspule zur Kalibrierung ausgewertet wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine elektronisch gesteuerte Kraftfahrzeugbremsdruckregelvorrichtung, in der das obige Verfahren durchgeführt werden kann.

Description

Verfahren zur Kalibrierung von analogisierten Ventilen in einer Druckregelvorrichtung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Kraftfahrzeugbremsdruckregelvorrichtung gemäß Oberbegriff von Anspruch 16.
Es ist unter anderem aus der DE 10 2005 014 097 Al bekannt, in ABS-Steuergeräten für Kraftfahrzeugbremssysteme, aber auch in sogenannten Fahrdynamikreglern mit zusätzlichen Funktionen wie ESP etc., analog regelnde elektrisch ansteuerbare hydraulische Ventile zur Regelung des Hydraulikdrucks einzusetzen. Diese sogenannten Analog/Digital-Ventile (A/D- Ventile) sind im Prinzip herkömmliche elektromagnetische (Solenoid-) Schaltventile, welche mittels eines pulsweiten- modulierten 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.
Es sind in diesem Zusammenhang schon eine ganze Reihe von Druckregelverfahren bekannt geworden, die sich mit dem Problem der Druckeinstellung eines A/D-Ventils ohne einen Drucksensor im zu regelnden Kreis auseinandersetzen. Bekanntlich ist der Öffnungsstrom des Ventils neben anderen Parametern von der am Ventil anliegenden Druckdifferenz (Differenzdruck) abhängig. Daher muss der Regler, welcher den Öffnungsstrom über die elektrische Stromeinstellung mittels einer elektronischen PWM-Treiberstufe regelt, den Vordruck, den Druck im zu regelnden Kreis (zum Beispiel im Radbremszy- linder) und den Öffnungsstrom des Ventils kennen. In einer Bremshydraulikvorrichtung, auf die sich die Erfindung bezieht, kann immerhin der Vordruck sensorisch erfasst werden, so dass sich das Problem auf die Ermittlung des Drucks im zu regelnden Kreis reduziert.
Der Öffnungsstrom gibt bekanntlich den Strom eines stromlos offenen Ventils an, welcher gerade ausreicht, bei einem bestimmten Differenzdruck, dass Ventil geschlossen zu halten. Zur Bestimmung der Öffnungsstromkennlinie (Strom über Differenzdruck) oder auch "Kalibrierung" des zur regelnden A/D- Ventils wurde bereits vorgeschlagen, am Band und/oder im Werk und/oder im Fahrzeug zumindest ein einziges Mal ein e- lektronisch gesteuertes Kalibrierverfahren durchzuführen. Dabei werden bestimmte Druckwerte vorgegeben und punktuell Strompunkte bestimmt, welche das Öffnungsstromverhalten des Ventils wiedergeben. Eine dementsprechend gewonnene Kurve bzw. Stützstellen für diese Kurve kann/können dann im Regler des elektronischen Bremssystem für den späteren Gebrauch gespeichert werden. Der vorstehend beschriebene, für jedes einzelne Ventil auf Grund von zu berücksichtigenden geringfügigen Herstellungstoleranzen einzeln durchzuführende Ka- librierprozess benötigt allerdings zusätzliche Zeit und macht den Herstellungsprozess der bei Bremssystemen in großen Mengen gefertigten Ventile insgesamt sehr aufwändig.
Es sind bereits eine ganze Reihe von Verfahren vorgeschlagen worden, mit denen es möglich ist, eine Ermittlung der Öff- nungsstromkennline auch ohne eine Vorkalibrierung des Bremssystems im Werk des Bremssystemherstellers oder am Band des Fahrzeugherstellers vorzunehmen. Diese an sich bekannten Verfahren werden nach dem Einbau in das Fahrzeug selbstätig durch die elektronische Steuerung des Bremssystems und ohne eine externe Druckbeaufschlagung (definierte Messdrücke etc.) durchgeführt. Einige dieser Verfahren basieren darauf, dass eine Rückführung einer direkten oder indirekten Information über den tatsächlich durch einen bestimmten Ventilstrom hervorgerufenen Raddruck (z.B. von einem Drucksensor) oder über die Stellung des Ventilsstößels (z.B. ein mit einer pick-up Spule gewonnenes Signal des Magnetkreises des Magnetventils) genutzt wird. Nachteilhaft bei den letztgenannten Verfahren ist, dass zusätzliche Kosten für Drucksensoren oder Messspulen entstehen.
Die Erfindung setzt sich zum Ziel, ein Kalibrierverfahren für die Ermittlung von Kalibrierwerten, insbesondere für eine Öffnungsstromkurve, anzugeben, welches nach dem Einbau in ein Kraftfahrzeug selbstständig und automatisch durch das elektronische Steuergerät veranlasst durchgeführt werden kann, wobei dies ohne den Einsatz eines Drucksensors oder eines magnetischen/elektrischen Messeselements erfolgt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Kalibrierung eines elektromagnetischen Ventils (zum Beispiel stromlos offenes oder stromlos geschlossenes Ventil) in einer elektronisch gesteuerten Druckregelvorrichtung vorgenommen, in dem der am zu kalibrierenden Ventil vorherrschende Differenzdruck periodisch moduliert und das an der entsprechenden Ventilspule anliegende elektrische Signal an der Ventilspule oder an einer zusätzlichen Messspule zur Kalibrierung ausgewertet wird. Das elektrische Signal ist insbesondere das e- lektrische Induktionssignal und/oder der Spulenstromverlauf und/oder der Spannungsverlauf an der Ventilspule oder an einer zusätzlichen Messspule.
Während der Kalibrierung wird die Ventilspule bevorzugt mit einem Offsetstrom beaufschlagt. Der Offsetstrom ist ein Strom einer Stromquelle, der während der Kalibriermessung durch das Ventil fließt, damit sich dieses - zum Beispiel durch darauf einwirkende Hydraulikdruckpulse - leichter Öffnen bzw. Schließen lässt. Das bedeutet jedoch nicht, dass dieser Strom zwangsläufig immer konstant bleiben muss. Vielmehr ist es gemäß einem Ausführungsbeispiel des Kalibrierverfahrens so, dass der Strom nach Maßgabe einer Rampe abgesenkt wird. Während einer Kalibriermessung (Aufnahme eines Messpunktes) ist der Strom auch bei einer kontinuierlichen Absenkung noch hinreichend konstant, so dass von einer Messung bzw. Kalibrierung bei konstantem Strom gesprochen werden kann. Es ist aber prinzipiell auch denkbar, eine Kalibriermessung ohne einen Offsetstrom durchzuführen, so lange die Druckpulsationen ausreichen, um eine messbare Ventilreaktion hervorzurufen. Letzteres wird aber eher selten der Fall sein.
Deshalb wird der Ventilspulenstrom bevorzugt mittels eines Stromreglers auf einen (bezogen auf einen bestimmten Zeit- punkt) vorgegeben Sollwert eingeregelt. Da im allgemeinen ein Regler kein ideales Verhalten zeigt, wird der vom Regler eingeregelte Spulenstrom durch eine hydraulisch provozierte Stößelbewegung verändert. Wird zum Beispiel eine periodische Anregung des Stößels vorgenommen, ergibt sich dann ein periodischer Stromverlauf, dessen Amplitude unter anderem von der Güte des Reglers und der Stärke der Anregung abhängt. Dabei kann der momentane Sollwert auch entsprechend einer Kurve laufend verändert werden, was gemäß dem Verfahren bevorzugt ist. Die Kurve ist besonders einfach eine besonders bevorzugte Gerade oder Rampe.
Bevorzugt wird dabei zur Kalibrierung der durch die Ventilbewegung modulierte Stellwert (zum Beispiel die Spulenspannung) und/oder der Istwert des Stromreglers ausgewertet. Insbesondere wird der Istwert des Reglers ausgewertet, welcher gemäß dem Ausführungsbeispiel der Ventilspulenstrom ist. Es ist aber auch möglich, dass der magnetische Fluss im Bereich des Magnetkreises der Ventilspule mit an sich bekannten Magnetsensormitteln gemessen wird. So kann zum Beispiel eine Pick-Up Spule im Magnetfeld der Spule angeordnet werden .
Eine Kalibrierung des Ventils erfolgt bevorzugt durch Messung des Öffnungs- oder Schließstroms. Der Öffnungs- oder Schließstrom ist insbesondere der Strom, der bei einer Ventilbewegung fließt. Dieser wird bei einem Differenzdruck in der Nähe von 0 bar, insbesondere bei weniger als 0,5 bar, gemessen. Eine Messung bei einem Differenzdruck von genau 0 bar ist gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren prinzipiell nicht möglich, da ein gewisser geringer Differenzdruck zum Öffnen des zu kalibrierenden Ventils benötigt wird.
Wie bereits erwähnt, wird während der Kalibrierung des Ven- tils vorzugsweise der Ventilspulenstrom zur Erkennung des Schaltpunktes des Ventils, zum Beispiel linear, erhöht oder erniedrigt. Dabei wird der Schaltpunkt des Ventils durch eine Änderung des am Ventil gemessenen elektrischen Signals festgestellt .
Dabei kann es nötig sein, nach einer bevorzugten Verbesserung des Verfahren, den mit dem oben beschriebenen Kalibrierverfahren gewonnene Öffnnungs- oder Schließstromwert derart zu korrigieren (zum Beispiel durch einen Offset) , dass dieser den im Rahmen der Messgenauigkeit genauen Wert für eine Druckdifferenz von 0 bar wiedergibt. Dies Korrektur erhöht die Genauigkeit des Messwertes, da, wie oben bereits erwähnt, eine Messung bei genau 0 bar prinzipbedingt nicht bzw. nur bei Druckpulsation mit hoher Amplitude möglich ist.
Bevorzugt wird der vorstehend erwähnte periodische Differenzdruck durch eine auf das Ventil einwirkende, fördernde Hydraulikpumpe hervorgerufen, welche insbesondere Bestandteil der Druckregelvorrichtung ist.
Dabei kann insbesondere das auf der Förderseite der Hydraulikpumpe austretende Fördermittel, welches auf das Ventil einwirkt, zumindest teilweise aus dem Kreis, in dem der Druck pulsiert, entweichen. Dies Maßnahme bewirkt, dass sich der Druck auf der Seite des Ventils, die dem Pumpenausgang zugewandt ist, nicht kontinuierlich erhöht.
Das Entweichen des Fördermittels aus dem Bereich zwischen Pumpe und Kalibrierventil kann bevorzugt durch ein mit diesem Kreis verbundenes, teilweise geöffnetes weiteres elektromagnetisches Ventil ermöglicht werden.
Bevorzugt handelt es sich bei dem zu kalibrierenden Ventil um ein Trennventil oder ein Einlassventil eines elektrischen Bremsensteuergerätes .
Überraschenderweise ist es möglich, über zusätzliche Maßnahmen die Amplitude der Differenzdruckänderung zu verstärken. Hierzu wird bevorzugt eine bereits in der Vorrichtung vorhandene Komponente (z.B. Ventil, Rückschlagventil, Blende, Druckspeicher etc.) genutzt. Wird die Amplitude des Differenzdrucks durch diese Maßnahme erhöht, ergibt sich vorteilhaft auch eine Erhöhung der Amplitude oder Amplitudenänderung des zur Kalibrierung ausgewerteten elektrischen Messsignals .
Für die vorstehend beschriebene Verstärkung wird bevorzugt im Falle der Kalibrierung des Einlassventils das Trennventil nur zum Teil geöffnet. Dabei bedeutet "teilweise Öffnen" nicht, dass das Ventil tatsächlich bei jedem Druck offen ist. Vielmehr ist damit gemeint, dass der Ventilstrom so gewählt ist, dass sich das Ventil bei einem bestimmten stromabhängigen Differenzdruck öffnet. Das teilweise Öffnen des zur Verstärkung eingesetzten Trennventils erfolgt also beispielsweise mit einem Ventilstrom, bei dem das Ventil schon bei einem recht geringen Differenzdruck öffnet. Wird alternativ bevorzugt eine Kalibrierung des Trennventils vorgenommen, kann analog das Einlassventil zur Verstärkung der Differenzdruckamplitude teilweise geöffnet werden. Der elektrische Strom, der hierzu durch die Spule des jeweiligen verstärkenden Ventils geleitet wird, besitzt eine Stärke, die einem Öffnungsdruck von bevorzugt etwa 0,5 bis etwa 8 bar entspricht. Besonders bevorzugt liegt dieser Bereich zwischen etwa 2 bis etwa 4 bar.
Bevorzugt wird die Kalibrierung erst nach Einbau der Druckregelvorrichtung in eine Nutzanwendung, insbesondere in ein Fahrzeug, ohne externe Druckbeaufschlagung automatisch durch die Vorrichtung vorgenommen. Diese Möglichkeit erlaubt den Verzicht auf aufwändige Kalibrierprozesse während der Produktion der Druckregelvorrichtung oder beim Einbau der Druckregelvorrichtung in eine Nutzanwendung (zum Beispiel in ein Kraftfahrzeug) .
Bevorzugt umfasst das Steuergerät eine an sich bekannte Stromregelschaltung, welche insbesondere eine mehrkanalige Stromregelung erlaubt. Besonders bevorzugt ist die Stromregelschaltung mit einer an sich bekannten Messschaltung zur Bestimmung des Spulenstroms ausgestattet. Je nach Ausführung und Komplexität der Strommessschaltung kann der Spulenstrom kontinuierlich oder gemittelt gemessen und ggf. genau eingeregelt werden.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung wird der zur Ansteuerung des A/D-Ventils verwendete Stromregler quasi "als Sensor" genutzt. Gleichzeitig wird hydrodynamisch, insbesondere über die Hydraulik des Bremssystems, beispielsweise über die Pumpe des Bremssystems, eine Druckmodulation in der Weise vorgenommen, dass das A/D-Ventil eine Stößelbewegung ausführt. Bevorzugt wird hierzu der Differenzdruck am Ventil periodisch oder gepulst mit einer das A/D-Ventil öffnenden Amplitude moduliert. Die sich in Folge des periodischen Öffnens des Ventils ergebende Stößelbewegung des angesteuerten Ventils führt zu einer Rückwirkung auf den Spulenstrom durch die in der Ventilspule induzierte Spannung. Der Stromregler versucht dann, den durch die hervorgerufene periodische Stößelbewegung veränderten Iststrom wieder auf den vorgegebenen Sollstrom nachzuregeln . Die sich ergebenden Schwingungen des Ventilstroms können dann an Hand des Ventilstroms selbst o- der der Stellgröße (zum Beispiel der Pulsweite etc.) ausgewertet werden. Für die Kalibrierung wird bevorzugt der Ventilöffnungs- oder -schließpunkt durch Auswertung des Schwingungssignals der Spulenstromkurve bestimmt. Hierzu wird insbesondere die Amplitude der Stromkurve betrachtet. Beginnt sich beispielsweise bei Absenkung des Offsetstroms zu einem bestimmten Zeitpunkt der Ventilstößel zu bewegen, so ist dies an einer höheren Amplitude des Ventilstroms erkennbar. Diese Amplitudenerhöhung erstreckt sich normalerweise auf einen bestimmten begrenzten Offsetstrombereich, in dem das Ventil auf Druckpulsationen empfindlich reagieren kann. Prinzipiell kann die Kurve aber auch hinsichtlich der Frequenz oder anderer Parameter ausgewertet werden, sofern sich eine Ventilbewegung noch ausreichend genau damit erkennen lässt. Der zum Zeitpunkt der so festgestellten Ventilreaktion fließende Offsetstrom entspricht dann ziemlich genau dem gesuchten Kalibrierwert, welcher den Öffnungs- oder Schließstrom bei einem Differenzdruck nahe 0 bar angeben soll.
Das vorstehend beschriebene Verfahren beschreibt eine Möglichkeit, wie der Öffnungs- oder Schließstrom eines Ventils bei einem Differenzdruck von nahe 0 bar gemessen werden kann. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird eine entsprechende Öffnungs- oder Schließstrommessung durchgeführt, welche jedoch für einen Differenzdruck größer als 0 bar repräsentativ ist. Dies ist möglich, in dem insbesondere der zuvor beschriebene Druckabbau an einem anderen Ventil, welches nicht kalibriert wird, zurückgenommen wird, so dass sich der Druck im Bereich zwischen Pumpenausgang und Kalibierventil merklich erhöht. Diese Differenzdruckerhöhung ergibt sich bei der Kalibrierung eines Einlassventils zum Beispiel dann, wenn das Trennventil etwas weiter als bei der oben beschriebenen 0 bar Messung geschlossen wird. Die Erfindung betrifft auch eine elektronisch gesteuerte Kraftfahrzeugbremsdruckregelvorrichtung mit zumindest einem ABS-Regelprogramm gemäß Anspruch 16. Dabei handelt es sich insbesondere um eine Regelvorrichtung für einen hydraulischen Druck.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figuren.
Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Bremsvorrichtung für ABS- und ESP-Regelvorgänge und
Fig. 2 ein Diagramm über den zeitlichen Verlauf des Spulenstroms eines zu kalibrierenden Ventils.
In Fig. 1 ist Tandemhauptzylinder 5 mit Hydraulikeinheit 6 (HCU) eines elektronischen Kraftfahrzeugbremssystems verbunden. Elektronikeinheit 7 (ECU) umfasst ein Mikroprozes- sor/controllersystem, mit dem die im Ventilblock enthaltenen Aktuatoren und Sensoren elektronisch gesteuert bzw. ausgemessen werden können. Hydraulikeinheit 6 umfasst zwei Bremskreise I und II. Ferner umfasst jeder der Bremskreise je zwei Raddruckkreise (A, B bzw. C, D) mit jeweils einem Ein- lass- 3 bzw. 3' und einem Auslassventil 4 bzw. 4'. Die E- lektronik der ECU 7 umfasst einen mehrkanaligen Stromregler, welcher eine unabhängige Regelung der Ströme durch die Spulen der Ventile 2, 2' (Trennventile) und der Einlassventile 3, 3' erlaubt. Bezugszeichen 8 bzw. 8' bezeichnen stromlos geschlossene elektronische Umschaltventile. In der zu Hauptzylinder 5 führenden Hydraulikleitung 8 befindet sich ein Eingangsdrucksensor 9. Das dargestellte Bremssystem umfasst in den Raddruckkreisen selbst keine weiteren Drucksensoren. Pumpe 1 bzw. 1' kann zum selbstständigen Druckaufbau verwendet werden, zum Beispiel im ASR- oder ESP-FaIl. Wenn Pumpe 1 angeschaltet ist, fördert diese Druckvolumen in Richtung von Leitung 13. Auf Grund des Aufbaus der Pumpe pulsiert der Druck am Ausgang der Pumpe in einem vom Aufbau der hydraulischen Komponenten abhängigen Druckbereich.
Bei der Durchführung des Kalibrierverfahrens wird Pumpe 1 zur Erzeugung von Druckpulsationen am zu kalibrierenden Ventil eingeschaltet. Die Kalibrierung wird nachfolgend am Beispiel des Einlassventils 3 beschrieben. Eine Kalibierung anderer A/D-Ventile, wie etwa des Trennventils 2, kann analog durchgeführt werden. Durch die während der Förderung von Druckmittel mittels der Hydraulikpumpe auftretenden Druckpulsationen ergibt sich an Einlassventil 3 ein periodischer Differenzdruck, welcher bei einem vollständig geschlossenen Einlassventil noch nicht zwangsläufig zu einem Öffnen des Einlassventils führt. Erst wenn der Strom durch die Spule des Trennventils zum Beispiel rampenförmig abgesenkt wird, ergeben sich in einem geeigneten Strombereich periodische Stößelbewegungen. Die Stößelbewegungen treten besonders im Bereich des Kräftegleichgewichts zwischen Federkraft der Rückstellfeder und magnetischer Kraft der Ventilspule auf. Die hier vorzunehmende Kalibriermessung für einen Differenzdruck von 0 bar wird günstigerweise in einem Zustand der Hydraulik durchgeführt, bei der der Druck in Leitung 12 e- benfalls im Bereich des Atmosphärendrucks liegt.
Die Kurven in Fig. 2 stellen den zeitlichen Verlauf des Ventilspulenstroms des Einlassventils 3 dar. Auf der x-Achse des Diagramms ist die Anzahl der aufgenommenen Messwerte abgetragen. Die x-Achse kann auch als Zeitachse verstanden werden, da die Messpunkte in regelmäßigen, gleichbleibenden Zeitabständen aufgenommen wurden. Die y-Achse stellt den Strom dar, welcher im Stromregler an dem dem Einlassventil 3 zugeordneten Stromkanal gemessen wird.
Bei der Kalibrierung wird zunächst Pumpe 1 eingeschaltet und Trennventil 2 mit einem Strom beaufschlagt, der einem Öffnungsdruck von etwa 3 bar entspricht. Die Druckpulsationen von Pumpe 1 gelangen über Leitung 13 zu Trennventil 2 und werden dort reflektiert. Ein Teil der durch Pumpe 1 geförderten Hydraulikflüssigkeit kann gleichermaßen über Ventil 2 entweichen, so dass sich der mittlere Druck in Leitung 13 nicht weit über 0 bar erhöht (ca. 0 bis 3 bar) . Die verstärkten Druckpulsationen gelangen dann zur der der Pumpe zugewandten Seite von Einlassventil 3.
Zu Beginn der Kalibrierroutine ist Ventil 3 zunächst nahezu mit der vollen Stromstärke bestromt und dadurch im wesentlichen vollständig geschlossen. Da auf der dem Radzylinder zugewandten Seite kein Druck herrscht, baut sich an Ventil 3 eine pulsierende Druckdifferenz auf. Nun wird nach Maßgabe einer Rampe der Sollwert für den Spulenstrom von Ventil 3 reduziert. Noch reichen die Druckpulsationen nicht aus, um eine Bewegung des Stößels von Ventil 3 zu bewirken. Währenddessen wird die Stromkurve von Ventil 3 innerhalb der Elektronikeinheit regelmäßig in kurzen, zeitlich äquidistanten Abständen (n Messpunkte) gemessen und gespeichert. Die gemessenen Stromwerte sind in Fig. 2 als Kurve 15 aufgetragen. Da der PWM-Stromregler leicht schwingt, sind Strompulsationen mit einer vergleichsweise geringen Amplitude von ca. 10 Messeinheiten erkennbar. Während weiter Messpunkte aufgenommen werden wird der Offsetstrom (Sollstrom) in Ventilspule 3 langsam rampenförmig reduziert. In einem bestimmten Strombereich, in dem der Ventilstößel von Ventil 3 durch die Druck- pulsationen bewegbar ist, verändert sich die aufgenommene Stromkurve. Kurve 16 zeigt den Verlauf des Spulenstroms im eingeschwungenen Zustand und weißt eine Amplitude von über 80 Messeinheiten auf. Aus Gründen der Darstellung befindet sich die Kurve im gleichen Punktebereich wie Kurve 15. Es handelt sich jedoch um Stromwerte, die zu einem späteren Zeitpunkt gemessen worden sind. Der Strombereich des Offsetstroms, bei dem die Stromkurve mit erhöhter Amplitude erkennbar ist, wird als Öffnungsstrom des Ventils bei einer Druckdifferenz von etwa 0 bar verwendet. Der Kalibriervorgang für Ventil 3 ist damit abgeschlossen.
Das vorstehend beschriebene Kalibrierverfahren erlaubt eine Ventilkalibrierung im Kraftfahrzeug. Eine Kalibrierung der Ventile im Werk oder beim Kraftfahrzeughersteller kann vorteilhafterweise entfallen. Es ist besonders zweckmäßig, wenn das oben beschriebene Kalibrierverfahren im Nachlauf des Bremssystems nach dem Abschalten der Zündung oder während der Fahrt in geeigneten Situationen durchgeführt wird. Eine besonders geeignete Situation ist insbesondere dann gegeben, wenn das Fahrzeug gerade einen Beschleunigungsvorgang ausführt. Besonders bevorzugt ist das Verfahren so ausgestaltet, dass ein Abbruch oder eine Unterbrechung des Kalibrierprozesses im Falle einer nicht geeigneten Fahrsituation erfolgt. In diesen nicht geeigneten Fahrsituationen hat eine ordnungsgemäße Funktion der Bremsanlage höchste Priorität. Der Kalibrierwert, welcher für eine Druckdifferenz von 0 bar bestimmt wurde, kann bevorzugt zur Korrektur einer bereits gespeicherten Öffnungsstromkennlinie für das Ventil herangezogen werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren, bei dem eine Kalibrierung eines elektromagnetischen Ventils in einer elektronisch gesteuerten Druckregelvorrichtung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, dass der am zu kalibrierenden Ventil vorherrschende Differenzdruck periodisch moduliert und dass das an der Ventilspule des Ventils anliegende elektrische Signal, insbesondere das elektrische Induktionssignal und/oder der Spulenstromverlauf und/oder der Spannungsverlauf, an der Ventilspule oder an einer zusätzlichen Messspule zur Kalibrierung ausgewertet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilspule während der Kalibrierung mit einem Offsetstrom beaufschlagt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass- der Ventilspulenstrom mittels eines Stromreglers auf einen vorgegeben Sollwert eingeregelt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung der durch die Ventilbewegung modulierte Stellwert und/oder der Istwert des Stromreglers ausgewertet wird.
5. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kalibrierung des Ventils durch Messung des Öffnungs- oder Schließstroms bei einem Differenzdruck in der Nähe von 0 bar gemessen wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass während der Kalibrierung der Ventilspulenstrom zur Er- kennung des Schaltpunktes des Ventils erhöht oder erniedrigt wird und der Schaltpunkt des Ventils durch eine Änderung des am Ventil gemessenen elektrischen Signals festgestellt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der mit dem Kalibrierverfahren gewonnene Öffn- nungs- oder Schließstromwert derart korrigiert wird, dass dieser den im Rahmen der Messgenauigkeit genauen Wert für eine Druckdifferenz von 0 bar wiedergibt.
8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der periodische Differenzdruck durch eine auf das Ventil einwirkende, fördernde Hydraulikpumpe hervorgerufen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das auf der Förderseite der Hydraulikpumpe austretende Fördermittel, welches auf das Ventil einwirkt, zumindest teilweise aus dem Kreis, in dem der Druck pulsiert, entweichen kann.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Entweichen des Fördermittels durch ein teilweise geöffnetes weiteres elektromagnetisches Ventil ermöglicht wird.
11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Trennventil oder ein Einlassventil eines elektrischen Bremsensteuergerätes kalibriert wird.
12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstärkung der Ampli- tude der Differenzdruckänderung in der Vorrichtung bereits vorhandene Komponenten eingesetzt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Verstärkung im Falle der Kalibrierung des Einlassventils das Trennventil zum Teil geöffnet wird oder im Fall der Kalibrierung des Trennventils das Einlassventil zum Teil geöffnet wird.
14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierung nach Einbau der Druckregelvorrichtung in eine Nutzanwendung ohne externe Druckbeaufschlagung automatisch durch die Vorrichtung vorgenommen wird.
15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilöffnungs- oder - schließpunkt für die Kalibrierung durch Auswertung des Schwingungssignals der Spulenstromkurve bestimmt wird.
16. Elektronisch gesteuerte Kraftfahrzeugbremsdruckregelvorrichtung mit zumindest einem ABS-Regelprogramm, insbesondere auch einem ESP-Regelprogramm, umfassend ein Druckerzeugungsmittel (5) mit dem vom Fahrerwunsch abhängig Druckmittel über Druckleitungen in ein Hydraulikaggregat (6) eingesteuert werden kann, mit Trennventilen (2, 2') zum Abtrennen der Raddruckkreise (A.... D) vom Druckerzeugungsmittel (5) sowie Einlassventilen (3,3'), welche mit den Trennventilen und den Raddruckkreisen hydraulisch verbunden sind, umfassend weiterhin Mittel für einen aktiven Druckaufbau (8, 8', 1, 1'), dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Steuerung der Vorrichtung so eingerichtet ist, dass diese bei Bedarf ein Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14 durchführen kann.
17. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Modulation des Differenzdrucks durch Druckmodulation mit den Druckaufbaumitteln (8, 8', 1, 1') erfolgt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass das gemäß dem Verfahren zu kalibriereren- de Ventil ein Einlassventil eines Radbremszylinders oder ein Trennventil ist, das den vom Fahrer eingesteuerten Vordruck vom Bereich des aktiven Druckaufbaus abkoppelt.
19. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromregelung zumindest eines Teils der Ventile mittels eines PWM- Reglers erfolgt.
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