DE10232363B4

DE10232363B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz repräsentierenden Größe

Info

Publication number: DE10232363B4
Application number: DE10232363.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Breitenbacher; Rainer Heinsohn; Andreas Klug; Peter Zeiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2014-01-09
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: JP2010100287A; DE10232363A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) repräsentierenden Größe, – bei dem an das Ventil ein derart gestaltetes Ansteuersignal (i) angelegt wird, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden und – bei dem aus der Kenntnis des Ansteuersignals (i) die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) ermittelt wird, – bei der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (Δp) und dem Wert des Ansteuersignals (i) eine Ventileigenschaft ist und dass die Druckdifferenz (Δp) aus einer für das Ventil vorgegebenen Kennlinie ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ventil um ein lineares Magnetventil handelt und dass das Ansteuersignal so gestaltet ist, dass das Ventil stets in einem nahezu stationären Betriebszustand betrieben wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz repräsentierenden Größe.
Stand der Technik
Aus der DE 195 25 538 A1 sind eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug mit Antiblockiersystem bekannt, bei denen die Pulsation des Bremsdrucks, die durch die Betätigung des Einlassventils erzeugt wird, minimiert wird sowie Lärm und Schwingungen beseitigt werden. Weiter wird die Ansprechempfindlichkeit des Bremspedals verbessert. Bei der Steuervorrichtung und dem Steuerverfahren hat die Signalform, die die Einlassventile öffnet und schließt, eine sanft ansteigende und abfallende Neigung und öffnet die Bremsleitungen nicht vollständig, so dass die Pulsation des Bremsdrucks unterdrückt wird. Bei dieser Steuerungsvorrichtung wird das Einlassventil zur Minimierung der Pulsation des Bremsdrucks nicht vollständig geöffnet.
Die DE 44 40 531 A1 offenbart ein Verfahren zur größenmäßigen Ermittlung von Hydraulikdrücken in einer blockiergeschützten hydraulischen Kraftfahrzeugbremsanlage, die der Steuerung des den Radbremsen zugeführten Hydraulikdrucks dienende elektromagnetisch gesteuerte Einlass- und Auslassventile enthält. Im Rahmen von Fahrzeugregelungen ist es in vielen Fällen wünschenswert, die Größe der in den verschiedenen Betriebsphasen an den einzelnen Fahrzeugrädern aufgebrachten Bremsmomente zu kennen. Den in den jeweiligen Radbremszylindern herrschenden Bremsdruck durch konventionelle Drucksensoren zu messen wäre sehr aufwendig, weshalb in der Praxis auf die Ermittlung dieser Bremsmomente in den meisten Fellen verzichtet wird. Deshalb werden nun in einfacher Weise signifikante Veränderungen im zeitlichen Verlauf der zum Umschalten der Einlass- und Auslassventile aufgebrachten Erregerströme als Indikatoren für die Höhe der vor dem Umschalten an den Ventilen wirksamen Hydraulikdrücke ausgewertet.
In der DE 40 12 167 A1 wird ein Antiblockierregelsystem beschrieben, bei dem der Bremsdruck aus den Ventilschaltzeiten und aus der Fahrzeugverzögerung und abgespeicherten fahrzeugspezifischen Größen und Verläufen gewonnen wird.
Die DE 44 42 326 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung einer Druckgröße, insbesondere bei einer Bremsanlage. Ausgehend von einem Druckgradienten und der Ansteuerdauer eines Magnetventils wird ein Differenzdruck geschätzt.
Die DE 2 257 236 A offenbart einen Hydraulikkreis mit wenigstens einem Magnetventil und Mitteln zur Bestimmung des Differenzdrucks zwischen den Hydraulikflüssigkeiten zu beiden Seiten des Ventilsitzes. Dabei sind Messmitel zur Bestimmung der Zeitspanne zwischen der Änderung des Ansteuersignals für das Ventil und dem Schaltzeitpunkt des Ventils vorgesehen.
Die Merkmale der Oberbegriffe der unabhängigen Ansprüche sind der DE 44 40 531 A1 entnommen.
Vorteile der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung betrifft eine Verbesserung der bekannten Verfahren zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallenden hydraulische Druck repräsentierenden Größe. Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallenden hydraulische Druck repräsentierenden Größe, bei dem an das Ventil ein derart gestaltetes Ansteuersignal angelegt wird, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden. Aus der Kenntnis des Ansteuersignals wird die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz ermittelt. Die Ermittlung der am Ventil abfallenden Druckdifferenz bzw. des am Ventil abfallenden Drucks steht damit vorteilhafterweise für die weitere Regelung bzw. Steuerung des Ventils zur Verfügung. Damit handelt es sich bei der Ansteuerung um eine „informationsgewinnende Ansteuerung” bzw. eine Zusatzinformationen liefernde Ansteuerung.
Der Vorteil besteht weiterhin darin, dass in die Ermittlung der Druckdifferenz der Wert des Ansteuersignals eingeht. Der Wert des Ansteuersignals ist im allgemeinen eine bekannte Größe und kann (beispielsweise im Falle eines Ansteuerstroms) mit hoher Genauigkeit und geringem Aufwand ermittelt werden. Die Unterdrückung der abrupten Änderungen des Bremsdrucks bedeutet beispielsweise, dass sich der Bremsdruck zeitlich so langsam ändert, dass das Ventil sich stets in einem eingeschwungenen Zustand befindet
Dabei ist vorgesehen dass der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz und dem Wert des Ansteuersignals eine Ventileigenschaft ist. Damit kann die Druckdifferenz auf eine besonders einfache Weise ermittelt werden. Zudem bietet sich hier die Möglichkeit, bereits bei der Auswahl der Ventile auf deren konstruktive Eigenschaften zu achten und diejenigen Ventile mit dem für den jeweiligen Anwendungszweck am besten geeigneten Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz und dem Wert des Ansteuersignals zu wählen.
Weiter wird die Druckdifferenz aus einer für das Ventil vorgegebenen Kennlinie ermittelt.
Erfindungsgemäß handelt es sich bei dem Ventil um ein lineares Magnetventil und das Ansteuersignal ist so gestaltet, dass das Ventil stets in einem nahezu stationären Betriebszustand betrieben wird. Dadurch wird eine „sanfte” Ventilansteuerung ermöglich.
Eine vorteilhafter Einsatzbereich liegt vor, wenn es sich bei dem Ventil um das Einlassventil eines Bremskreises handelt. Dadurch bietet sich die Möglichkeit einer vorteilhaften Steuerung des Druckaufbaus im Radbremszylinder.
Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Ansteuersignals im wesentlichen rampenförmig verringert wird. Eine rampenförmige Verringerung des Ausgangssignals läßt sich mit einfachen Mitteln erzeugen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Ansteuersignal um den Ventilstrom, d. h. um den durch die Spule des Ventils fließenden Strom.
Alternativ dazu kann es sich bei dem Ansteuersignal um die Ventilspannung handeln, d. h. um die am Ventil anliegende elektrische Spannung.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz repräsentierenden Größe enthält

– Ansteuerungsmittel, deren Ansteuersignale für so gestaltet sind, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden und
– Ermittlungsmittel, welche aus der Kenntnis des Ansteuersignals die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz ermitteln,
– wobei der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (Δp) und dem Wert des Ansteuersignals (i) eine Ventileigenschaft ist und
– wobei die Druckdifferenz (Δp) aus einer für das Ventil vorgegebenen Kennlinie ermittelt wird,

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass es sich bei dem Ventil um ein lineares Magnetventil handelt und dass das Ansteuersignal so gestaltet ist, dass das Ventil stets in einem nahezu stationären Betriebszustand betrieben wird.
Zeichnung
Ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen 1 bis 4 dargestellt.
1 zeigt eine Radbremse sowie ein Einlassventil in Form eines hydraulischen Schaltbildes.
2 zeigt eine getaktete Ansteuerung des Einlassventils.
3 zeigt die erfindungsgemaße Ansteuerung des Einlassventils.
4 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemaßen Vorrichtung.
Ausfuhrungsbeispiele
Ein hydraulisches Bremssystem ist beispielsweise aus der DE 197 12 889 A1 (diese entspricht der US 6,273,525 B1 ) bekannt.
Einen Ausschnitt aus dem in diesen Dokumenten dargestellten Hydraulikkreis zeigt 1 des vorliegenden Dokuments. Dabei kennzeichnet Block 100 das Einlassventil, Block 102 kennzeichnet die Radbremse, Δp kennzeichnet den entlang des Einlassventils abfallenden Druck. Beim Einlassventil handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein Druckdifferenzregelventil bzw. ein lineares Magnetventil (LMV). Dieses hat die Eigenschaft, dass der Spulenstrom durch das Einlassventil im wesentlichen proportional zur Druckdifferenz Δp ist, welcher entlang des Einlassventils abfallt. Dabei hat das Einlassventil die beiden folgenden Grenzzustande:

– bei einem kleinen Spulenstrom ist es geoffnet und damit Δp = 0.
– Bei einem großen Spulenstrom ist es geschlossen und es findet kein Durchfluss von Bremsflussigkeit bzw. des Bremsmediums statt.

Druckregelnde Einlassventile lassen sich durch zwei wesentliche Eigenschaften charakterisieren:

1. einen statischen Zusammenhang zwischen der Ventilbestromung und der eingeregelten Druckdifferenz (i-Δp-Kennlinie) und
2. ein dynamisches Einschwingverhalten. Dies lasst sich durch ein Verzogerungsglied erster Ordnung recht gut beschreiben, wobei die Zeitkonstante eine Funktion des angeschlossenen hydraulischen Volumens ist.

Eine getaktete Betriebsweise eines solchen Ventils ist in 2 dargestellt. Dabei ist in Abszissenrichtung die Zeit t und in Ordinatenrichtung der Strom i(t) durch die Ventilspule dargestellt. Der Strom i(t) wechselt dabei zwischen einem kleinen und einem großen Wert, entsprechend wechselt des Einlassventil zwischen den Zustanden „offen” und „geschlossen” mit negativen Folgen wie Schaltgeräuschen und hoher mechanischer Ventilbelastung.
Die charakteristische i-Δp-Kennlinie eines Einlassventils ist in 3 dargestellt. Darin ist entlang der Abszisse der Strom i durch die Spule des Einlassventils und entlang der Ordinate die Druckdifferenz Δp, auf welche sich das Einlassventil einregelt, dargestellt. Bei kleinen Stromen 0 < i < i1 ist das Ventil offen und damit Δp = 0. Zwischen i1 und i2 wachst Δp naherungsweise linear an. Beim Strom i2 ist die durch das Einlassventil maximal regelbare Druckdifferenz Δp erreicht.
Das erfindungsgemaße Befullen des Radbremszylinders mit dem Bremsmedium und damit die Erzeugung von Bremsdruck wird nun anhand von 3 erklart.

– Zunachst sei das Einlassventil geschlossen und es liege der Druck p0 zwischen der Zufuhrung zum Einlassventil und dem Radbremszylinder an.
– Dabei fliesse beispielsweise ein Strom i > i2.
– Nun soll der Druck im Radbremszylinder erhoht werden.
– Dazu wird der Strom ausgehend von i2 rampenformig verringert. In 3 bewegt sich der Zustand dann entlang der strichlierten Linie nach links.
– Es fallt solange die Druckdifferenz Δp entlang des Einlassventils ab, bis derjenige Stromwert erreicht ist, bei dem die strichlierte Linie die durchgezogen eingezeichnete Kennlinie des Einlassventils schneidet.
– Nun bewegt sich der Zustand des Einlassventils entlang der Kennlinie auf den Punkt Δp = 0 zu. Dabei muß dieser Punkt nicht zwangslaufig erreicht werden.
– Dabei offnet das Einlassventil und der Druck im Radbremszylinder wachst kontinuierlich an.

Dieser Öffnungsvorgang kann beispielsweise durch eine zeitlich linear abfallende Stromrampe erreicht werden.
Die Bewegung des Zustandes des Ventils entlang der Kennlinie bedeutet, dass das Einlassventil während des Druckaufbaus im Radbremszylinders ausschließlich im statisch eingeschwungenen Zustand betrieben wird. Eine solche Betriebsweise ist in der Physik auch unter dem Stichwort „adiabatisch” bekannt. Der Öffnungsvorgang durchlauft eine Sequenz von statischen Zustanden.
Hierbei ist es unerheblich, ob die Ventilbestromung durch Stromvorgabe oder Spannungsvorgabe entweder kontinuierlich oder durch Puls/Pause-Ansteuerung erfolgt.
Die Puls-Pause-Ansteuerung sollte dabei jedoch so hochfrequent sein, dass das Druckdifferenzregelventil den hochfrequenten Schaltvorgangen nicht folgen kann, sondern lediglich dem Mittelwert der Puls-Pause-Ansteuerung folgt. Hierbei wird die physikalische Eigenschaft ausgenutzt, dass sich der Spulenstrom nicht sprungartig verandern kann.
Die vorliegende Erfindung hat den Zusatzvorteil eines verbesserten Schaltverhalten neben dem Hauptvorteil, dass uber die i-Δp-Kennlinie zusatzlich bei bekanntem Strom auch die Druckdifferenz Δp bekannt ist.
Diese Zusatzinformation Δp steht damit auch fur ABS/ESP/ASR-Regelung als weiterer ermittelter Parameter Verfügung und erlaubt eine umfassendere und prazisere Regelung.
Zudem sorgt die vorliegende Erfindung

– fur die Elimination von Schaltgerauschen der Einlassventile,
– eine verbesserte Pedalruckwirkung beim Druckaufbau,
– eine homogenere ABS-Regelung durch konstante Druckgradienten und
– eine Reduktion der Ventilbelastung.

Der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemaßen Vorrichtung ist in 4 dargestellt. Dabei kennzeichnet Block 400 ein Steuergerat, welches unter anderem das Ventil 403 ansteuert. Dabei kann es sich beispielsweise um das Einlassventil zu einem Radbremszylinder handeln. Die von Block 400 an Block 401 ubergebenen Signale sind mit 401 gekennzeichnet. Dabei handelt es sich beispielsweise um den Spulenstrom des Ventils. Die erfindungsgemaße Ansteuerung bietet den Vorteil, dass mit dem Spulenstrom weitere mit dem Ventil zusammenhangende Großen bekannt sind. Dies kann beispielsweise die am Ventil abfallende Druckdifferenz, welche sich infolge des Stromes einstellt, sein. Diese Kenntnis weiterer Großen wird durch den Pfeil 402 dargestellt. Durch Ausnutzung dieser Zusatzinformation bietet sich die Moglichkeit einer besseren und praziseren Ansteuerung der Ventile beispielsweise in einem ABS-System oder in einem Fahrdynamikregelungssystem.
Block 400 enthalt unter anderem

– Ansteuerungsmittel 404, deren Ansteuersignale fur wenigstens ein Ventil so gestaltet sind, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdruckt werden und
– Ermittlungsmittel 405, welche aus der Kenntnis des Ansteuersignals die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz ermitteln.

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) repräsentierenden Größe, – bei dem an das Ventil ein derart gestaltetes Ansteuersignal (i) angelegt wird, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden und – bei dem aus der Kenntnis des Ansteuersignals (i) die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) ermittelt wird, – bei der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (Δp) und dem Wert des Ansteuersignals (i) eine Ventileigenschaft ist und dass die Druckdifferenz (Δp) aus einer für das Ventil vorgegebenen Kennlinie ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ventil um ein lineares Magnetventil handelt und dass das Ansteuersignal so gestaltet ist, dass das Ventil stets in einem nahezu stationären Betriebszustand betrieben wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ventil um das Einlassventil einer Radbremse handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Ansteuersignals (i) im wesentlichen rampenförmig verringert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ansteuersignal um den durch die Spule des Ventils fließenden Strom (i) handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ansteuersignal um die am Ventil anliegende Ventilspannung handelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der am Ventil abfallenden hydraulischen Druckdifferenz (Δp) um die Differenz des Drucks der Bremsflüssigkeit zwischen dem Eingang des Ventils und dem Ausgang des Ventils handelt.
Vorrichtung zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) repräsentierenden Größe, – welche Ansteuerungsmittel enthält, deren Ansteuersignale (i) für wenigstens ein Ventil so gestaltet sind, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden und – welche Ermittlungsmittel enthält, welche aus der Kenntnis des Ansteuersignals die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) ermitteln, – wobei der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (Δp) und dem Wert des Ansteuersignals (i) eine Ventileigenschaft ist und – wobei die Druckdifferenz (Δp) aus einer für das Ventil vorgegebenen Kennlinie ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ventil um ein lineares Magnetventil handelt und dass das Ansteuersignal so gestaltet ist, dass das Ventil stets in einem nahezu stationären Betriebszustand betrieben wird.