DE10161150A1

DE10161150A1 - Verfahren zum Ermitteln von Druckanforderungen

Info

Publication number: DE10161150A1
Application number: DE10161150A
Authority: DE
Inventors: Torsten Herrmann
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2001-12-12
Publication date: 2002-06-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine ESP Fahrstabilitätsregelung zum Ermitteln von Druckanforderungen, insbesondere für eine EHB Bremsanlage eines Fahrzeugs. Um eine genauere Druckanforderung bei einer Regelung einer Fahrzeugbewegung zu ermöglichen, bei dem die Veränderungen der Druckanforderungen oder anderer die Entwicklung der Fahrstabilität des Fahrzeugs beschreibender Größen der letzten n Loops oder der letzten bis zur aktuellen Loop als Grundlage für eine Extrapolation oder Schätzung für die Druckanforderung der nächsten Loop verwendet wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln von Druckanforderungen, insbesondere für eine EHB Bremsanlage eines Fahrzeugs.

Um Fahrzeuginstabilitäten selbsttätig entgegenzuwirken sind eine Vielzahl von Fahrstabilitätsregelungen bekannt geworden. Unter dem Begriff Fahrstabilitätsregelung vereinigen sich im wesentlichen fünf Prinzipien zur Beeinflussung des Fahrverhaltens eines Fahrzeugs mittels vorgebbarer Drücke bzw. Bremskräfte in oder an einzelnen Radbremsen und mittels Eingriff in das Motormanagement des Antriebsmotors. Dabei handelt es sich um Bremsschlupfregelung (ABS), welche während eines Bremsvorgangs das Blockieren einzelner Räder verhindern soll, um Antriebsschlupfregelung (ASR), welche das Durchdrehen der angetriebenen Räder verhindert, um elektronische Bremskraftverteilung (EBV), welche das Verhältnis der Bremskräfte zwischen Vorder- und Hinterachse des Fahrzeugs regelt, um Kippregelung (ARB), die ein Kippen des Fahrzeugs um seine Längsachse verhindert, sowie um eine Giermomentregelung (ESP), welche für stabile Fahrzustände beim Gieren des Fahrzeugs um die Hochachse sorgt.

Mit Fahrzeug ist in diesem Zusammenhang ein Kraftfahrzeug mit vier Rädern gemeint, welches mit einer elektro-hydraulischen Bremsanlage(EHB) ausgerüstet ist. In der elektro-hydraulischen Bremsanlage wird eine vom sensierten Fahrerbremswunsch abhängige Bremskraft aufgebaut. Die Entkopplung des Fahrers erfolgt bei der EHB durch ventilgesteuerte Unterbrechung des hydraulischen Durchgriffs auf die Radbremsen. Beim Bremsvorgang werden zunächst entsprechende Ventile geschlossen. Der Fahrer betätigt dann nur noch einen sogenannten Pedalsimulator, der das heutige Bremspedalgefühl bei der Fussbetätigung nachbilden soll. Der hydraulische Bremsdruck für die Räder wird durch ein Motor Pumpen Speicher Aggregat (MPSA) erzeugt. Mit Hilfe von proportionalisierten Einlassventilen und proportionalisierten Auslassventilen, die die softwaregeregelten Aktuatoren darstellen, lassen sich radindividuell die geforderten Radbremsdrücke einstellen. Weitere Ausgleichsventile der Bremsanlage dienen einem achsweisen Druckausgleich in den Rädern. Bei radindividuellen Bremseingriffen im Rahmen einer ESP Regelung werden diese Ausgleichsventile geschlossen, um die Druckanforderungen in den einzelnen Rädern regeln zu können.

Zur Erfassung von fahrdynamischen Zuständen sind vier Drehzahlsensoren, pro Rad einer, ein Giergeschwindigkeitssensor, ein Querbeschleunigungssensor und mindestens einen Pedalweg- oder Pedalkraftsensor und ein Drucksensor, zur Bestimmung der Bremsdrücke oder Bremskräfte der Bremsanlage, vorgesehen.

Bei einer Fahrstabilitätsregelung wird das Fahrverhalten eines Fahrzeugs derart beeinflusst, dass es für den Fahrer in kritischen Situationen besser beherrschbar wird. Eine kritische Situation ist hierbei ein instabiler Fahrzustand, in welchem im Extremfall das Fahrzeug den Vorgaben des Fahrers nicht folgt. Die Funktion der Fahrstabilitätsregelung besteht also darin, innerhalb der physikalischen Grenzen in derartigen Situationen dem Fahrzeug das vom Fahrer gewünschte Fahrzeugverhalten zu verleihen.

Bekannt ist, die Druckanforderung der ESP Fahrstabilitätsregelung an den EHB Druckregler loopweise im Hauptinterrupt zu aktualisieren. Dabei wird die Bestimmung immer nach der Gleichung p_req,i+1 = p_req,i (2), mit i = aktuelle Loop, i+1 = nächste Loop, p_req = Druckanforderung für Druckregler, vorgenommen. Da der EHB Druckregler mit einer zeitlich feineren Unterinterruptstruktur arbeitet, könnte der EHB Druckregler auch auf eventuelle Änderungen des Drucksollwerts bis zum nächsten Hauptinterrupt der Regelfunktionen reagieren.

Wünschenswert wäre es, auf instabile Fahrsituationen, die vom Fahrer oftmals nicht beherrscht werden, genauer und mit einer grösseren Druckmodulationsdynamik zu reagieren, so daß kritische Fahrsituationen schneller und komfortabler geregelt werden können.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine genauere Druckanforderung bei einer Regelung einer Fahrzeugbewegung zu ermöglichen.

Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein gattungsgemässes Verfahren zum Ermitteln von Druckanforderungen so durchgeführt wird, dass die Veränderungen der Druckanforderungen oder anderer die Entwicklung der Fahrstabilität des Fahrzeugs beschreibender Grössen der letzten Loops oder der letzten bis zur aktuellen Loop als Grundlage für eine Extrapolation oder Schätzung für die Druckanforderung der nächsten Loop verwendet wird.

Vorzugsweise wird die Veränderung der Druckanforderung von der letzten bis zur aktuellen Loop als Grundlage für eine Extrapolation oder Schätzung für die Druckanforderung der nächsten Loop verwendet.

Vorteilhaft ist, dass eine lineare Extrapolation für die Druckanforderung der nächsten Loop verwendet wird.

Weiterhin wird vorteilhaft die Druckanforderung für die nächste Loop nach der Beziehung

p_req,i+1 = p_req,i + sign(p_req,i - p_req,i-1)min(Δp_req,max; abs(p_req,i _-p_req,i-1)) (1)

vorgenommen, mit
i - aktuelle Loop
i+1 - nächste Loop
i-1 - letzte Loop
p_req - Druckanforderung für Druckregler
Δp_req,max - Absolutwert der maximal zulässigen Veränderung der Druckanforderung pro Loop (typischerweise 10 bis 20 bar)

Zweckmässig ist das Verfahren bei einer Druckanforderung einer ESP Fahrstabilitätsregelung in einer EHB Bremsanlage.

Bei einer erfindungsgemässen Fahrstabilitätsregelung für eine EHB Bremsanlage läuft ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wenn der Fahrstabilitätsregelung gemeldet oder in der Fahrstabilitätsregelung ermittelt wird, dass eine Druckanforderung an einem Eingriffsrad zu bestimmen ist. Die Meldung, dass eine Druckanforderung an einem Eingriffsrad zu bestimmen ist, kann dabei von einem Giergeschwindigkeitssignal oder Reifenkraftsignalen ausgelöst werden. Die Ermittlung kann dabei in dem Regler selbst erzeugt oder fortgesetzt werden, wenn beispielsweise das Gierwinkelgeschwindigkeitssignal einen Grenzwert überschreitet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die erfindungsgemässe Lösung stellt eine im wesentlichen genauere und schnellere Druckregelung bereit, da die weitere Entwicklung der notwendigen Druckanforderung ausgehend vom aktuellen Hauptinterrupt als Prädiktion bekannt ist. Diese kann dann im EHB Druckregler verwendet und damit schneller auf notwendige Änderungen der Druckanforderung im Sinne des Regelziels reagiert werden. Der grosse technische Vorteil gegenüber der bisherigen Realisierung im ESP besteht im Dynamikgewinn bei der Druckmodulation.

Für die ESP Regelung ist hierbei im wesentlichen der Bereich geringer und grösserer Fahrzeuginstabilität zu unterscheiden. Im ersten Bereich sind auch die notwendigen Druckanforderungen relativ klein, sodass sich das ESP Eingriffsrad hinsichtlich seines Schlupfzustands noch unterhalb des Blockierdruckniveaus befindet. In diesem Bereich kann durch eine gesteigerte Druckmodulationsdynamik schneller auf Veränderungen der Fahrzeuginstabilität innerhalb der ESP Regelung reagiert werden, sodass dem Regelziel Fahrzeugstabilisierung schneller entsprochen werden kann.

Im Bereich grosser Fahrzeuginstabilität wird die Reglerausgangsgrösse und damit die Druckanforderung des ESP so gross, dass das Eingriffsrad durch diese Druckanforderung in den Blockierzustand überführt werden würde. Daher wird die Druckanforderung durch einen unterlagerten Schlupfregler begrenzt. Dieser Schlupfregler legt die Druckanforderung dergestalt fest, dass ein bestimmter Sollschlupf (ca. 50%) im sicheren Abstand vom Blockierzustand (100% Schlupf) eingeregelt wird. In diesem Schlupfregelmodus befindet sich das Eingriffsrad also hinsichlich seines Schlupfzustands im instabilen Bereich der Reibwert-Schlupf-Kurve. Um in diesem Zustand eine ausreichende Regelgüte zu erreichen, ist daher eine hohe Stelldynamik des Drucks erforderlich. Kann diese positiv beeinflusst werden, so sind auch Verbesserungen der Regelgüte im Sinne der Einhaltung des Sollschlupfes zu erreichen. Dies betrifft den Druckab-(Verhinderung des Blockierzustans) und -aufbau (wirksame Bekämpfung der Radwiederbeschleunigung nach dem Druckabbau). Der wesentliche Vorteil einer grossen Regelgüte im Sinne genauen Einhaltung des Sollschlupfs besteht darin, dass keine grossen Schwankungen des Seiten- und Längskraftniveaus vorhanden sind und eine für den Fahrer als komfortabler wahrnehmbare Regelung entsteht.

Wie erwähnt, ist insbesondere im Schlupfregelmodus eine hohe Stelldynamik des Drucks erforderlich. Da sich diese durch Verwendung einer Prädiktion des Drucksollwerts für den EHB Druckregler verbessern lässt, kann auch eine Verbesserung des beschriebenen Regelziels im Schlupfregelmodus erzielt werden.

Wesentlicher Kernpunkt zur Bestimmung einer Prädiktion des Drucksollwerts zum Zeitpunkt des nächsten Hauptinterrupts ist die Verwendung der Entwicklung des Drucksollwerts in der Zeit vom letzten Hauptinterrupt zum aktuellen.

Gegenstand dieses Verfahrens ist eine Vorgehensweise zur Schätzung dieser Druckanforderung preq für den nächsten Hauptinterrupt, wie sie aktuell in der ESP Funktionalität für das EHB (Elektro Hydraulische Bremse) verwendet wird. Die Grundidee besteht darin, die Veränderung der Druckanforderung von der letzten bis zur aktuellen Loop als Grundlage für eine vorzugsweise lineare Extrapolation für die Druckanforderung der nächsten Loop zu verwenden. Die Beziehung lautet:

p_req,i+1 = p_req,i + sign(p_req,i - p_req,i-1)min(Δp_req,max; abs(p_req,i - p_req,i-1)) (1)

Dabei ist:
i - aktuelle Loop
i+1 - nächste Loop
i-1 - letzte Loop
p_req - Druckanforderung für Druckregler
Δp_req,max - Absolutwert der maximal zulässigen Veränderung der Druckanforderung pro Loop (typischerweise 10 bis 20 bar)

Der Term sign(p_req,i - p_req,i-1) beschreibt dabei das Vorzeichen der Differenz der Druckanforderungen aus der aktuellen und letzten Loop.

Der Term min(Δp_req,max; abs(p_req,i - p_req,i-1) ist gleich dem Minimalwert aus

a) Absolutwert der maximal zulässigen Veränderung der Druckanforderung pro Loop

und

a) Differenz der Druckanforderungen aus der aktuellen und letzten Loop.

Mit dem diesem Term wird erreicht, dass der geschätzte Zuwachs (Prädiktion) innerhalb einer Loop den Wert Δp_req,max nicht übersteigt, d. h. nicht zuviel (Druckaufbau) bzw. zuwenig (Druckabbau) Druckveränderung für die nächste Loop gefordert wird.

Da die ESP Druckanforderung meist nach Regelungsbeginn sprunghaft ansteigt, wird in dieser Loop die Setzung

p_req,i+1 = p_req,i (2)

durchgeführt. Die Bestimmung nach Gl. (1) ist auch für Druckanforderungen anderer Schlupfregelfunktionalitäten denkbar.

Denkbar ist auch, höhere Ansätze zu verwenden, d. h. bei der Schätzung der Druckanforderung nicht nur die Druckanforderung der Loop i-1, sondern auch i-2 etc. verwenden.

Claims

1. Verfahren zum Ermitteln von Druckanforderungen, insbesondere für eine EHB Bremsanlage eines Fahrzeugs, bei dem die Veränderungen der Druckanforderungen oder anderer die Entwicklung der Fahrstabilität des Fahrzeugs beschreibender Grössen der letzten n Loops oder der letzten bis zur aktuellen Loop als Grundlage für eine Extrapolation oder Schätzung für die Druckanforderung der nächsten Loop verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine lineare Extrapolation für die Druckanforderung der nächsten Loop verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckanforderung für die nächste Loop nach der Beziehung
p_req,i+1 = p_req,i + sign(p_req,i - p_req,i-1)min(Δp_req,max; abs(p_req,i - p_req,i-1)) (1)
vorgenommen wird, mit
i - aktuelle Loop
i+1 - nächste Loop
i-1 - letzte Loop
p_req - Druckanforderung für Druckregler
Δp_req,max - Absolutwert der maximal zulässigen Veränderung der Druckanforderung pro Loop (typischerweise 10 bis 20 bar)

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Druckanforderung einer Fahrstabilitätsregelung (ESP) in einer EHB-Bremsanlage.

5. Fahrstabilitätsregelung, insbesondere ESP Fahrstabilitätsregelung, für eine elektrohydraulische Bremsanlage bei der ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4 läuft, wenn der Fahrstabilitätsregelung gemeldet oder in der Fahrstabilitätsregelung ermittelt wird, dass eine Druckanforderung an einem Eingriffsrad zu bestimmen ist.