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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung
eines Basiswertes wenigstens einer Meßgröße einer Bremsanlage.
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Moderne
Bremsanlagen werden in der Regel elektronisch gesteuert. Dabei werden
verschiedene Meßwerte
im Bereich der Bremsanlage erfaßt,
beispielsweise die Radbremsdrücke,
Bremskreisdrücke, Fahrerwunschsignale
wie Pedalwege, Hauptzylinderwege, Vordrücke, etc. Um eine zufriedenstellende Steuerung
zu gewährleisten,
ist es notwendig, dass diese Meßgrößen auf
einen Basiswert kalibriert werden.
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Ein
elektrisch gesteuertes Bremssystem ist beispielsweise aus der
DE 198 07 369 A1 bekannt. Dort
wird aus der Bremspedalbetätigung
des Fahrers ein Bremswunsch abgeleitet, der gegebenenfalls unter
Berücksichtigung
von weiteren Betriebsgrößen in Sollbremsdrücke für die einzelnen
Radbremsen umgerechnet wird. Die rad- oder achsindividuelle Sollbremsdrücke werden
für jedes
Rad oder für
jede Achse durch Druckregelkreise auf der Basis des jeweiligen Solldrucks
sowie des im Bereich der Radbremse gemessenen Istbremsdrucks eingeregelt.
Zur Ermittlung des Fahrerbremswunsches ist ein Pedalwegsensor vorgesehen.
Maßnahmen
zur Kalibrierung wenigstens einer der Meßgrößen sind nicht beschrieben.
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Die
DE 34 16 744 C3 zeigt
eine Bremsanlage, bei der bei der Systemaktivierung ein Druck gleicher
Größe gleichzeitig
allen Druckfühlern
zugeleitet wird. Dieser Druck wird als Eichgröße verwendet.
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Durch
die nachfolgend beschriebene Vorgehensweise wird eine automatische
Ermittlung der Basiswerte bei Start des Systems ermöglicht.
Ein manuelles Einjustieren erübrigt
sich. Erfindungsgemäß erfolgt
die Ermittlung der Basiswerte nur dann, wenn sich das System in
einem dafür
geeigneten Zustand befindet.
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In
vorteilhafter Weise werden Veränderungen
während
des Betriebs des Fahrzeugs abhängig beispielsweise
von der Temperatur oder einer Alterung erkannt und die jeweiligen
Basiswerte nachgeführt.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen beziehungsweise
aus den abhängigen
Patentansprüchen.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsformen näher erläutert. 1 zeigt
dabei ein Übersichtsblockschaltbild
einer Steuereinheit zur elektrischen Steuerung einer Bremsanlage.
In den 2 und 3 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
anhand von Flußdiagrammen
dargestellt, die die bevorzugte Realisierung der Basiswertermittlung
als Rechnerprogramm darstellen. In den 4 bis 7 ist die beschriebene
Vorgehensweise anhand von Zeitdiagrammen verdeutlicht.
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1 zeigt
ein Übersichtsblockschaltbild
einer Steuereinheit zur elektrischen Steuerung einer Bremsanlage.
Die Steuereinheit 100 umfaßt dabei wenigstens einen Mikrocomputer 102,
eine Eingangsschaltung 104, eine Ausgangsschaltung 106 und
ein diese Elemente verbindendes Bussystem 108 zum gegenseitigen
Datenaustausch. Der Eingangsschaltung 104 ist eine Leitung 50 von
einem Pedalwegsensor 26 zugeführt. Ferner verbinden Eingangsleitungen 118 bis 124 die
Eingangsschaltung 104 mit den jeder Radbremse zugeordneten
Sensoren 30 bis 36. Weitere Eingangsleitungen 126 bis 128 verbinden
die Eingangsschaltung 104 mit Meßeinrichtungen 130 bis 132 zur
Erfassung weiterer Betriebsgrößen der
Bremsanlage, des Fahrzeugs und/oder dessen Antriebseinheit. Derartige
Betriebsgrößen sind
beispielsweise die Radgeschwindigkeiten, gegebenenfalls das von
der Antriebseinheit abgegebene Motormoment, Achslasten, der Druck
in der Bremsleitung (Sensor 28), etc. An die Ausgangsschaltung 106 sind
mehrere Ausgangsleitungen angeschlossen. Beispielhaft sind die Ausgangsleitungen
dargestellt, über
welche wenigstens ein Ventil eines Druckmodulators betätigt wird. Über eine
weitere Ausgangsleitung 138 wird eine Pumpe 42 angesteuert.
Die Steuereinheit 100 steuert die Bremsanlage abhängig von
den zugeführten
Signalgrößen im oben dargestellten
Sinne.
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Anstelle
der Erfassung des Bremspedalwegs werden in anderen Ausführungsbeispielen
andere Meßeinrichtungen
eingesetzt, die den Weg eines beweglichen, mit dem Bremspedal in
Zusammenhang stehenden Elements des Hauptzylinders erfassen, die
die Betätigungskraft
erfassen oder die einen Druck im Bereich des Hauptzylinders ermitteln.
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Tritt
der Fahrer auf das Bremspedal, wird mittels des Sensors 26 eine
das Betätigungsausmaß repräsentierende
Größe ermittelt.
Abhängig
von dieser Größe werden
beispielsweise mittels Kennlinien, Kennfeldern, Tabellen oder Berechnungsschritten der
Fahrerbremswunsch ermittelt, der beispielsweise eine Sollverzögerung oder
eine Sollbremskraft darstellt. Aus diesem Bremswunsch werden die
einzelnen Sollradbremsdrücke
gebildet, wobei der Fahrerbremswunsch je nach Fahrzustand und Schlupfbedingungen
modifiziert wird. Diese Sollradbremsdrücke werden Druckreglern zugeführt, dort
mit den an jedem Rad gemessen Bremsdrücken in Beziehung gesetzt und
die Ventilanordnungen an den einzelnen Radbremsen derart angesteuert,
dass sich der Istdruck dem jeweiligen Solldruck annähert.
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In
anderen Ausführungsbeispielen
werden nicht die Bremsdrücke
der einzelnen Räder,
sondern die Drücke
in den Bremskreisen auf vorgegebene Sollwerte geregelt. In diesem
Fall wird durch die Umsetzung des Fahrerbremswunsches in Solldrücke eine
Bremskraftverstärkung
bereitgestellt, wobei auf zusätzliche
Bremskraftverstärker
verzichtet werden kann.
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Anstelle
der oben beschriebenen Bremsanlage mit druckmittelbetätigten Aktuatoren
(hydraulisch oder pneumatisch) werden in entsprechender Weise in
anderen Ausführungsbeispielen
Radbremsaktuatoren eingesetzt, die eine elektromechanische Zuspannung
der Radbremse bewirken. An diesen werden Ströme, Bremskräfte, Bremsmomente oder der
Weg wenigstens eines beweglichen Elements des Aktuators, welches
ein Maß für die ausgeübte Bremskraft
bildet, ermittelt. Die Einregelung der aus dem Fahrerwunsch gebildeten
Sollgrößen (hier Bremskräfte, -momente,
Ströme,
Wege, etc.) findet entsprechend statt.
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Wesentlich
bei der elektrischen Steuerung ist, dass der Fahrerwunsch und/oder
die Istgrößen korrekt
erfaßt
werden. Daher ist es notwendig, diese Größe(n) zu kalibrieren. In diesem
Zusammenhang wird wenigstens ein Basiswert der entsprechenden Größen ermittelt,
insbesondere der Wert, den der jeweilige Sensor in einem geeigneten
Betriebszustand abgibt. Ein solcher Betriebszustand liegt z. B.
dann vor, wenn das Bremspedal völlig
gelöst
ist, das heißt kein
Fahrerbremswunsch vorliegt und/oder wenn keine Betätigung der
Radbremsen (z. B. durch andere Steuerfunktionen) erfolgt.
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Ein
Basiswert, der entsprechend der nachfolgend beschriebenen Vorgehensweise
ermittelbar ist, könnte
auch ein Meßgrößenwert
sein, der bei vollständig
betätigtem
Bremspedal beziehungsweise bei mit maximaler Bremskraft zugespannten
Radbremsen auftritt.
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Zur
Kalibrierung wenigstens eines der genannten Sensoren ist vorgesehen,
wenigstens einen Schwellenwert für
das Sensorsignal vorzugeben. Ist das Sensorsignal unterhalb dieses
Schwellenwertes, so wird das dann vorliegende Signal als Basiswert, insbesondere
als Nullwert gesetzt. Ferner wird ein weiterer größerer Schwellenwert
gebildet, wobei das dann vorliegende Signal als Basiswert, insbesondere als
Nullwert, gesetzt wird, wenn das Sensorsignal zwischen dem ersten
und dem zweiten Schwellenwert sich befindet. Auch in diesem Fall,
bei dem das Bremspedal betätigt
sein muss, wird der aktuelle Wert als Basiswert, insbesondere Nullwert
angenommen.
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Befindet
sich das Sensorsignal oberhalb des zweiten, größeren Schwellenwertes, so wird
kein Basiswert bestimmt und dieser aus dem gespeicherten Wert, der
in einem vorhergehenden Betriebszyklus ermittelt wurde, abgeleitet.
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Während des
Betriebs des Kraftfahrzeugs wird der Basiswert nachgeführt, wenn
unter Berücksichtigung
des gespeicherten Basiswerts ein negativer Wert der kalibrierten
Meßgröße erkannt
wird. In diesem Fall erfolgt eine erneute Ermittlung des Basiswertes.
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Wird
ein Wegsensor zur Ermittlung des Fahrerbremswunsches eingesetzt,
gibt es als besondere Situation die Situation, in der der Fahrer
das Pedal nach hinten zurückzieht.
Auch in diesem Fall wird der dann vorliegende, allerdings die tatsächlichen Verhältnisse
nicht repräsentierende
Wert als Basiswert angenommen. Läßt der Fahrer
das Pedal los, so dass es in seine eigentliche Nullstellung zurückgeht, wird
ein positiver Wert des Wegsignals ermittelt. Liegt dieser Wert über einem
Grenzwert und unterhalb des ersten Schwellenwertes, wird erneut
eine Basiswertermittlung vorgenommen. Auf diese Weise werden auch
positive Drifts abgedeckt.
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Gleichzeitig
oder alternativ zur Ermittlung des Basiswertes des Bremswunschsignalwertes
werden unter der Voraussetzung, dass kein Bremseneingriff aktiv
ist, auch die Basiswerte der Istwertsensoren ermittelt.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
ist in den Flußdiagrammen
der 2 und 3 dargestellt. Dabei wird eine
den Betätigungsweg
des Bremspedals repräsentierende
Größe durch
einen Sensor ermittelt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel wird ein Wegsignal
im Bereich des Hauptzylinders ermittelt und bei Vorliegen der entsprechenden
Bedingungen neben dem Wegsignal auch die Kreisdrucksignale beziehungsweise
die Radbremsdrucksignale zu Null gesetzt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt
die Spannung des Wegsensors im Bereich zwischen 0 V und 10 V, die
Spannung der Drucksensoren zwischen –5 V und 5 V. Die Basis- beziehungsweise
Nullwerte stellen die Basis für
die Regelung als auch für
alle anderen Funktionen, die diese Signale auswerten dar. Das ermittelte
Sensorsignal wird dabei mit dem ermittelten und gespeicherten Basiswert, der
dem Sensorwert 0 entspricht, gewichtet. Somit wird als Nutzsensorsignal
lediglich die Differenz des gemessenen Meßsignals zum Basis- beziehungsweise
Nullwert weiterverarbeitet.
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In 2 ist
die Vorgehensweise bei Aktivierung des Bremssystems dargestellt,
das heißt,
wenn die Versorgungsspannung der Steuereinheit 100 eingeschaltet
wird. Ist dies der Fall, so wird im Schritt 200 das gemessene
Wegsignal Sped sowie die Radbremsdrucksignale Pradi beziehungsweise
die Kreisdrucksignale eingelesen. Danach wird im Abfrageschritt 202 überprüft, ob das
Wegsignal Sped kleiner als ein vorgegebener erster Schwellenwert
Sped0 ist und überprüft, ob keine
Drucksteuerung stattfindet, das heißt, keine Ansteuersignale an
die Radbremsaktuatoren ausgegeben werden. Ist dies der Fall, wird
ein Filter im Schritt 204 aktiviert, wobei nach Ablauf
der Filterzeit Tfilter im Schritt 206 die Basiswerte für das Wegsignal
Spedbas und/oder die Radbremsdruck- oder Bremskreisdrucksignale
bestimmt und abgespeichert werden. Dabei wird als jeweiliger Basiswert
Spedbas der jeweilig anliegende Signalwert bestimmt. Danach wird
das Programm beendet und bei der nächsten Systemaktivierung erneut
eingelesen.
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Der
Wert des Wegsignals beziehungsweise der anderen Meßgrößen ist
0, wenn das erfaßte
Signal dem Basiswert entspricht. Das weiterzuverarbeitende Meßgrößensignal
wird auf der Basis einer Differenzbildung zwischen erfaßtem Meßgrößensignal und
dem Basiswert ermittelt.
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Hat
Schritt 202 ergeben, dass eine der dort vorliegenden Bedingungen
nicht erfüllt
ist, so wird im Schritt 208 überprüft, ob das Wegsignal Sped kleiner als
ein zweiter Schwellenwert Sped1 ist. Dieser zweite Schwellenwert
ist größer als
der erste Schwellenwert, der in Schritt 202 überprüft wird.
Bevorzugt beträgt
er etwa 80% des gesamten Signalbereichs. Ist dies der Fall, so wird
im Schritt 210 analog zu Schritt 204 ein Filter
aktiviert, wobei nach Ablauf der vorgegebenen Filterzeit, die im
bevorzugten Ausführungsbeispiel
einige 10 bis einige 100 ms beträgt,
gemäß Schritt 212 die
Basiswerte Spedbas bestimmt wie anhand Schritt 206 beschrieben.
Ist im Schritt 208 erkannt worden, dass das erfaßte Wegsignal
nicht kleiner als der zweite Schwellwert ist, so wird gemäß Schritt 214 als
jeweiliger Basiswert der gespeicherte Basiswert Spedbas aus einem
vorhergehenden Betriebszyklus übernommen,
ohne dass ein neuer Basiswert bestimmt wird. Nach den Schritten 206, 212 oder 240 wird
das Programm beendet und erst wieder bei der nächsten Systemaktivierung eingeleitet.
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Während des
Betriebs des Fahrzeugs wird das in 3 skizzierte
Programm durchlaufen. Dieses wird zu vorgegebenen Zeitpunkten gestartet,
wobei im ersten Schritt 300 die obengenannten Größen Sped
und Pradi beziehungsweise die Bremskreisdrücke eingelesen werden. Im darauffolgenden
Schritt 301 wird der weiterzuverarbeitende Wert Sped auf der
Basis des in Schritt 300 erfaßten sowie des gespeicherten
Basiswertes Spedbas beispielsweise auf der Basis einer Differenzenbildung
oder einer Verhältnisbildung
gebildet. Entsprechend werden die einzelnen Radbremsdrucksignalwerte
beziehungsweise Bremskreisdrucksignalwerte in Schritt 301 gebildet.
Im darauffolgenden Schritt 302 wird überprüft, ob der in Schritt 301 berechnete
Wert kleiner als der Wert 0 (oder bei der Verhältnisbildung kleiner 1) ist, das
heißt,
ob der ermittelte Wegsignalwert kleiner als der Basiswert ist. Ist
dies der Fall, so wird gemäß Schritt 303 eine
Filterzeit TFilter (analog zu den Schritten 204 bzw. 210)
durchlaufen und in Schritt 304 der oder die Basiswerte
nachgeführt,
beispielsweise indem der dann vorliegende Meßwert als neuer Basiswert angenommen
wird. In einem anderen Ausführungsbeispiel
werden die Basiswerte lediglich dekrementiert, so dass eine langsame
Nachführung stattfindet.
Danach wird das Programm beendet und zum nächsten Zeitintervall erneut
durchlaufen.
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Hat
Schritt 302 ergeben, dass das berechnete Wegsignal ≥ 0 ist, so
wird im Schritt 306 überprüft, ob das
ermittelte Wegsignal oberhalb des Basiswertes zuzüglich eines Δ-Wertes (beispielsweise
0,1 mm) und unterhalb des ersten Schwellwertes Sped0 liegt. Ist
dies der Fall, so wird gemäß Schritt 308 der gespeicherte
Basiswert entsprechend nachgeführt, insbesondere
wie oben dargelegt die Basiswerte ermittelt und gespeichert oder
in einer anderen Ausführung
inkrementiert. Nach Schritt 308 wird das Programm beendet,
im Falle einer Nein-Antwort in Schritt 306 ohne Veränderung
der Basiswerte.
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Die
dargestellten Situationen sind in den 4 bis 7 anhand
von Zeitdiagrammen weiter verdeutlicht. Dabei zeigen die Diagramme
den Bremspedalweg XHz (gestrichelte Linie) und den Wert des kalibrierten
Meßsignal
U des Wegsensors (durchgezogene Linie) über der Zeit. Ferner ist ein
Schwellenwert (punktiert) dargestellt.
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In 4 ist
eine Situation gezeigt, in der bei Aktivierung des Systems das Bremspedal
nicht betätigt
ist (vgl. gestrichelte Linie). In diesem Fall überprüft der Algorithmus, ob sich
das Wegsignal unter dem Schwellenwert befindet und keine Drucksteuerung
vorliegt. Ist dies der Fall, so wird das Meßsignal (durchgezogene Linie)
nach einer Filterzeit von 150 ms zu Null gesetzt, das heißt ein entsprechender
Basiswert ermittelt und das ermittelte Wegsignal entsprechend korrigiert.
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5 beschreibt
eine Situation, in der das Bremspedal bei Systemaktivierung betätigt ist,
nach einer gewissen Zeit (hier 300 ms) gelöst wird. Das Meßsignal
(durchgezogene Linie) ist dabei unterhalb des Schwellenwertes. Wie
oben angegeben wird in diesem Fall nach Ablauf der Filterzeit von
150 ms ein Basiswert ermittelt und das Meßsignal „auf Null gesetzt”. Mit Zurücknahme
des Bremspedals nach Ablauf von 300 ms (vgl. Verlauf der gestrichelten
Linie) nimmt das Meßsignal
negative Werte an. Dies wird erkannt und nach Ablauf der Filterzeit
der Basiswert entsprechend nachgeführt. Somit wird nach weiteren 150
ms das Wegsignal wieder „zu
Null gesetzt”.
Diese Situation tritt auch ein, wenn das Sensorsignal über die
Zeit infolge Temperatur oder Alterung zu kleineren Werten driftet.
Dies wird als negative Drift erkannt und der Basiswert entsprechend
nachgeführt.
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6 zeigt
eine Situation, in der das Bremspedal bei Aktivierung des Systems über dem Schwellenwert
betätigt
ist. Ist dies der Fall, so wird zunächst kein Basiswert ermittelt,
d. h. kein „Nullsetzen” durchgeführt, sondern
die bereits gespeicherten Werte aus einem vorangegangenen Betriebszyklus ausgewählt. Geht
der Fahrer mit dem Pedal zurück (vgl.
gestrichelte Linie, zum Zeitpunkt 150 ms) und unterschreitet das
Wegsignal damit den Schwellenwert, so wird nach weiteren 150 ms
zum Zeitpunkt 300 ms ein neuer Basiswert ermittelt und das Wegsignal
auf den Wert 0 gesetzt.
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7 zeigt
den Spezialfall, dass bei Systemaktivierung das Pedal zurückgezogen
wird. Nach dem Zeitpunkt 0,15 s zieht der Fahrer das Pedal zurück (gestrichelte
Linie). Dies führt
dazu, dass das kalibrierte Wegsignal (durchgezogene Linie) negativ wird.
Nach der Filterzeit von 150 ms wird erneut ein Basiswert ermittelt
und das Wegsignal wieder zu 0 gesetzt, obwohl das Bremspedal weiter
zurückgezogen
ist. Der Basiswert entspricht nun nicht mehr den tatsächlichen
Gegebenheiten. Geht das Pedal nun wieder in seine eigentliche Nullstellung
zurück
(Zeitpunkt 0,45 s), so wird ein Wegsignal geliefert, welches größer 0 ist.
Liegt dieser Wert zwischen den oben genannten zwei Schwellenwerten,
so wird nach einer Filterzeit (hier 5 s) eine erneute Nullsetzung vorgenommen.
Dadurch ist auch eine positive Drift des Wegsignals abgedeckt.