DE102006020520B4

DE102006020520B4 - Regelung des Bremsdrucks mittels eines Druckbegrenzungsventils

Info

Publication number: DE102006020520B4
Application number: DE102006020520.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Schanzenbach; Bettina Crepin; Ralf Kinder; Michael Bunk; Roland Galbas; Christoph Betz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-05-03
Filing date: 2006-05-03
Publication date: 2015-05-21
Anticipated expiration: 2026-05-04
Also published as: US20090210127A1; WO2007125130A1; US8489301B2; JP5069742B2; DE102006020520A1; JP2009534253A

Abstract

Vorrichtung zum Regeln des Bremsdrucks (p) in einer hydraulischen Bremsanlage mittels eines Druckbegrenzungsventils (7), das den Bremsdruck auf einen vorgegebenen Schwellenwert begrenzt und hierzu von einer elektronischen Einrichtung (2) gemäß einer Ventilkennlinie (10) angesteuert wird, umfassend: – Eine Schätzeinheit (4) mit einem Schätzalgorithmus zum Abschätzen des Bremsdrucks (p), – eine Sensorik (11) zum Messen des Bremsdrucks (pmess) in einem Bremskreis, – eine Einheit (5) zum Bestimmen eines Differenzdrucks (Δp) aus dem gemessenen (pmess) und dem geschätzten Druck (pest), und – eine Reglereinheit (3), die die Ventilkennlinie (10) abhängig vom Differenzdruck (Δp) korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Bremsdruck (pmess) oder der Differenzdruck (Δp) der Schätzeinheit (4) zugeführt wird, und der Schätzalgorithmus auf Grundlage des Differenzdrucks (Δp) korrigiert wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Regeln des Bremsdrucks in einer hydraulischen Bremsanlage, sowie ein entsprechendes Verfahren.
Moderne Fahrzeuge umfassen üblicherweise verschiedene Fahrerunterstützungssysteme, die in bestimmten Fahrsituationen automatisch in den Fahrbetrieb eingreifen, um das Fahrzeug zu stabilisieren oder den Fahrer anderweitig zu unterstützen. Hierzu zählen insbesondere Fahrdynamikregelungssysteme, wie z. B. ESP, aber auch so genannte Fahrerassistenzsysteme, wie z. B. ACC (Adaptive Cruise Control), sowie Mehrwertfunktionen, wie z. B. APB (automatische Parkbremse) oder eine Hill-Hold-Funktion (HHC). Diese Systeme steuern üblicherweise eine Hydraulikpumpe an, die einen gewünschten Soll-Bremsdruck an einem Rad aufbaut. Die Betätigung der Hydraulikpumpe erfolgt dabei i. d. R. zeitgesteuert. Die Ansteuerzeit wird dabei durch ein in der Software hinterlegtes Modell definiert.
Aufgrund von Toleranzen im Gesamtsystem der Bremsanlage, insbesondere während der ersten Phase des Druckaufbaus, ist es nur bedingt möglich, den gewünschten Zieldruck allein über die Dauer der Pumpenlaufzeit genau zu treffen. Der tatsächlich erreichte Bremsdruck kann daher relativ stark vom Zieldruck abweichen. Bekannte Bremsanlagen umfassen daher ein Druckbegrenzungsventil, das dazu dient, den im Bremskreis vorherrschenden Druck auf einen vorgegebenen Wert zu begrenzen. Wenn der von der Hydraulikpumpe erzeugte Bremsdruck den am Ventil eingestellten Schwellenwert erreicht, wird das Ventil überströmt und damit der Druck begrenzt. Der Druck-Schwellenwert wird dabei über den elektrischen Ventilstrom gesteuert.
Bei Systemen mit einem Druckbegrenzungsventil ist jedoch problematisch, dass auch die Einstellung des Ventils fehlerbehaftet ist. Der eingestellte Druck-Schwellenwert kann daher vom Zieldruck abweichen. In bekannten Systemen wird eine derartige Abweichung vom Zieldruck durch den übergeordneten Fahrzeugregler ausgeregelt. Dieser Regelvorgang kann jedoch bei Verzögerungen im Teilbremsbereich zu für den Fahrer wahrnehmbaren Reaktionen (z. B. Verzögerungsschwankungen, Geräusche) führen, wodurch der Regelkomfort beeinträchtigt wird.
Die DE 197 07 960 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Regeln des Bremsdrucks in einer hydraulischen Bremsanlage mittels eines Druckbegrenzungsventils, das den Bremsdruck auf einen vorgegebenen Schwellenwert begrenzt und hierzu von einer elektronischen Einrichtung gemäß einer Ventilkennlinie angesteuert wird. Die Regelvorrichtung umfasst ferner eine Schätzeinheit mit einem Schätzalgorithmus zum Abschätzen des Bremsdrucks, eine Sensorik zum Messen des Bremsdrucks in einem Bremskreis, eine Einheit zum Bestimmen eines Differenzdrucks aus dem gemessenen und dem geschätzten Druck, und eine Reglereinheit, die die Ventilkennlinie abhängig vom Differenzdruck korrigiert.
Offenbarung der Erfindung
Es ist nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem bzw. der die Genauigkeit der Druckeinstellung am Druckbegrenzungsventil weiter verbessert werden kann.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 sowie im Patentanspruch 5 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Gemäß der Erfindung wird der Bremsdruck einerseits gemessen und andererseits mit Hilfe eines Schätzalgorithmus abgeschätzt. Der gemessene Bremsdruck oder ein Differenzdruck wird dann der Schätzeinheit zugeführt und der Schätzalgorithmus auf Grundlage des Differenzdrucks korrigiert. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass der gewünschte Zieldruck wesentlich genauer erreicht werden kann.
Die erfindungsgemäße Regelanordnung umfasst eine Reglereinheit, der eine Regeldifferenz zugeführt wird, und die das Druckbegrenzungsventil entsprechend nachregelt. Die Regeldifferenz wird jedoch nicht wie üblich aus einem Solldruck p_soll und einem Ist-Druck p_mess, sondern vorzugsweise aus einem geschätzten Druck p_est und dem Ist-Druck p_mess gebildet. Zum Schätzen des Bremsdrucks ist eine Schätzeinheit mit einem entsprechenden Schätz-Algorithmus vorgesehen. Die Schätzeinheit berechnet den Bremsdruck vorzugsweise unter Berücksichtigung der Pumpenlaufzeit, der Pumpendrehzahl, der Fluid-Temperatur und ggf. weiterer Parameter.
Der Ist-Druck wird mittels einer geeigneten Sensorik gemessen. Bei Solldruckvorgaben mit nicht zu hoher Dynamik kann hierzu ein Kreisdrucksensor ebenso wie ein Raddruck-Sensor verwendet werden. Unter der Bezeichnung „Raddrucksensor” soll dabei ein Drucksensor verstanden werden, der hinter den Ventilen des Bremskreises, auf der Seite des Rades angeordnet ist. Damit kann der tatsächlich am Rad wirkende Druck genau erfasst werden. Ein „Kreisdrucksensor” ist hingegen vor den Ventilen des Bremskreises angeordnet.
Die Reglereinheit umfasst vorzugsweise eine Ventilkennlinie, die den Ventilstrom über einem Solldruck darstellt (p/I-Kennlinie). Die Ventilkennlinie könnte natürlich auch analytisch hinterlegt sein. Die Reglereinheit ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie die Ventilkennlinie modifiziert und damit den Druck-Schwellenwert des Druckbegrenzungsventils variiert, bis die Regelabweichung gleich Null ist. Die Korrektur der Ventilkennlinie hat den Vorteil, dass sie in einem bestehenden Regelsystem relativ einfach realisiert werden kann.
Gemäß einer speziellen Ausführungsform berechnet die Reglereinheit einen Korrekturfaktor, mit dem die Ventilkennlinie korrigiert wird. Der Korrekturfaktor ist dabei abhängig von der Regelabweichung. Die korrigierte Kennlinie wird dann für die folgende Regelphase weiter verwendet und schrittweise weiter korrigiert. Diese Methode kann besonders einfach realisiert werden.
Nach dem Ende einer Druckregelung wird die Ventilkennlinie vorzugsweise wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgesetzt.
Die Schätzeinheit ist systembedingt mit Ungenauigkeiten behaftet. Gemäß der Erfindung wird der Schätz-Algorithmus daher auch selbst korrigiert. Die Korrektur erfolgt vorzugsweise auf Grundlage des gemessenen Ist-Drucks, der der Schätzeinheit zugeführt wird und dessen Wert mit dem Schätzwert übereinstimmen sollte. Wahlweise könnte der Schätzeinheit auch der Differenzdruck zum Zwecke der Korrektur zugeführt werden. Im Rahmen einer Korrektur wird vorzugsweise wenigstens ein Parameter des Schätzalgorithmus geändert.
Da viele Störeinflüsse üblicherweise nur vorübergehend Einfluss auf die Ventil-Ansteuerung haben, ist es in der Regel nicht erforderlich, den Korrekturfaktor im System zu speichern. Alternativ könnte der Korrekturfaktor natürlich auch permanent im System gespeichert und im Laufe mehrerer Regelzyklen adaptiert werden. Das Regelsystem wäre somit in der Lage, einige der ventilspezifischen Störfaktoren „zu lernen”, wodurch die Regelgüte für spätere Regelzyklen verbessert wird.
Ausführungsformen der Erfindung
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.
1 zeigt eine schematische Darstellung der Reglerstruktur eines Regelkreises zum Regeln des Bremsdrucks p in einer hydraulischen Bremsanlage. Die Anordnung umfasst ein Fahrzeugsystem 1, wie z. B. ACC, das in der Lage ist, durch eine automatische Bremsbetätigung regelnd oder steuernd in den Fahrbetrieb einzugreifen. Wenn das Fahrzeugsystem 1 aktiv wird, erzeugt es einen Solldruckwert p_soll, der an einen Drucksteller 2 ausgegeben wird. Das Fahrzeugsystem 1 und der Drucksteller 2 sind hier als Softwaremodule realisiert, die in einem oder in unterschiedlichen Steuergeräten hinterlegt sein können.
Der Drucksteller 2 umfasst einen Regler 3 mit einer Ventilkennlinie 10 (p/I-Kennlinie), die den Solldruck p_soll in einen entsprechenden Ventilstrom I_soll umsetzt. Der Ventilstrom I_soll bildet die Steuergröße für ein Druckbegrenzungsventil 7, das dazu dient, den Bremsdruck auf einen vorgegebenen Schwellenwert zu begrenzen. Die Höhe des Bremsdrucks p wird durch den Ventilstrom I_soll bestimmt.
Die Anordnung umfasst ferner eine Hydraulikpumpe 12 zum Aufbauen von Bremsdruck. Die Hydraulikpumpe 12 wird vom Steuergerät auf Anforderung aktiviert und in der Regel so lange betrieben, bis der Rad-Bremsdruck den am Begrenzungsventil 7 eingestellten Schwellenwert erreicht hat und das Ventil überströmt. Der Rad-Bremsdruck wird dadurch auf den vorgegebenen Schwellenwert begrenzt.
Um den vom Fahrzeugsystem 1 geforderten Solldruck p_soll möglichst genau einzustellen, wird der Bremsdruck hier geregelt. Zu diesem Zweck wird dem Regler 3 eine Regeldifferenz aus einem gemessenen Bremsdruck p_mess und einem geschätzten Bremsdruck p_est zugeführt.
Der tatsächlich vorherrschende Bremsdruck wird mittels eines Raddrucksensors 11 gemessen. Zum Schätzen des Bremsdrucks p ist ferner eine Schätzeinheit 4 vorgesehen, die im Drucksteller 2 als Algorithmus hinterlegt ist. An einem Subtrahierknoten 5 wird aus dem gemessenen Druck p_mess und dem geschätzten Druck p_est eine Druckdifferenz Δp gebildet. Diese wird in die Reglereinheit 3 zurückgekoppelt. Der Regler ist in diesem Ausführungsbeispiel so ausgelegt, dass er die Ventilkennlinie 10 abhängig von der Regelabweichung Δp korrigiert.
Die Reglereinheit kann z. B. einen Korrekturfaktor berechnen, mit dem die Ventilkennlinie 10 korrigiert wird. An der Bremse 8 wirkt dann ein entsprechend modifiziertes Bremsmoment M, das die gewünschte Verzögerung a_ist des Fahrzeugs 9 bewirkt.
Die Schätzeinheit 4 ist vorzugsweise so ausgelegt, dass sie den Bremsdruck aus verschiedenen Größen, insbesondere der Pumpenlaufzeit, der Pumpendrehzahl, Fluid-Temperatur, etc., abschätzt. Der zugehörige Schätzalgorithmus ist als mathematisches Modell im Drucksteller 2 hinterlegt.
Die Ausgangsgröße des Schätzers 4 wird, wie erwähnt, zur Bestimmung der Regelabweichung Δp genutzt. Die Schätzgröße p_est wird aber auch dem Regler 3 zugeführt und bildet insbesondere ein Ausschaltkriterium für die Hydraulikpumpe 12. Letztere wird ausgeschaltet, wenn der geschätzte Druck p_est einen vorgegebenen Schwellenwert erreicht hat.
Nach dem Ende einer Druckregelung wird die Ventilkennlinie vorzugsweise wieder auf den ursprünglichen Wert zurückgesetzt.

Claims

Vorrichtung zum Regeln des Bremsdrucks (p) in einer hydraulischen Bremsanlage mittels eines Druckbegrenzungsventils (7), das den Bremsdruck auf einen vorgegebenen Schwellenwert begrenzt und hierzu von einer elektronischen Einrichtung (2) gemäß einer Ventilkennlinie (10) angesteuert wird, umfassend: – Eine Schätzeinheit (4) mit einem Schätzalgorithmus zum Abschätzen des Bremsdrucks (p), – eine Sensorik (11) zum Messen des Bremsdrucks (p_mess) in einem Bremskreis, – eine Einheit (5) zum Bestimmen eines Differenzdrucks (Δp) aus dem gemessenen (p_mess) und dem geschätzten Druck (p_est), und – eine Reglereinheit (3), die die Ventilkennlinie (10) abhängig vom Differenzdruck (Δp) korrigiert, dadurch gekennzeichnet, dass der gemessene Bremsdruck (p_mess) oder der Differenzdruck (Δp) der Schätzeinheit (4) zugeführt wird, und der Schätzalgorithmus auf Grundlage des Differenzdrucks (Δp) korrigiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglereinheit (3) einen Korrekturfaktor berechnet, mit die Ventilkennlinie (10) korrigiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensorik einen Raddrucksensor (11) umfasst.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilkennlinie (10) eine p/I-Kennlinie ist.
Verfahren zum Regeln des Bremsdrucks (p) in einer hydraulischen Bremsanlage mittels eines Druckbegrenzungsventils (7), das den Bremsdruck auf einen vorgegebenen Schwellenwert begrenzt und hierzu von einer elektronischen Einrichtung (2) gemäß einer Ventilkennlinie (10) angesteuert wird, umfassend folgende Schritte: – Schätzen des Bremsdrucks (p) mittels einer Schätzeinheit (4), – Messen des Bremsdrucks (p) mittels einer Sensorik (11), – Berechnen eines Differenzdrucks (Δp) aus dem gemessenen (p_mess) und dem geschätzten Bremsdruck (p_est), und – Korrigieren der Ventilkennlinie (10) in Abhängigkeit vom Differenzdruck (Δp) dadurch gekennzeichnet, dass der Schätzalgorithmus der Schätzeinheit (4) anhand des gemessenen Bremsdrucks (p_mess) oder des Differenzdrucks (Δp) korrigiert wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Bremsdruck (p) mittels eines Raddrucksensors gemessen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Reglereinheit (3) abhängig vom Differenzdruck (Δp) einen Korrekturfaktor berechnet, mit dem die Ventilkennlinie (10) korrigiert wird.