DE102005051436A1

DE102005051436A1 - Verfahren zum Kalibrieren der Strom-/Öffnungskurve eines elektrisch ansteuerbaren, analog regelnden Hydraulikventils in einem Kraftfahrzeugbremssystem

Info

Publication number: DE102005051436A1
Application number: DE200510051436
Authority: DE
Inventors: Jochen Zimmermann
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 2005-10-27
Filing date: 2005-10-27
Publication date: 2007-05-03

Abstract

Zum Kalibrieren der Strom-/Öffnungs-Charakteristik eines elektrisch ansteuerbaren, analog regelnden Hydraulikventils, insbesondere eines Einlassventils (3), in einem Kraftfahrzeug-Bremsen- oder Regelungssystem, wie ABS, ASR, ESP etc., wird Druckmittel z. B. durch eine Pedalbetätigung in das Bremssystem geleitet. Danach erfolgt ein Öffnen des Einlassventils über ein definiertes Ansteuersignal. Durch Bewegen des Fahrzeugs oder der Räder oder eines betreffenden Rades mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit v und Ermitteln der infolge des Ventilöffnungssignals verursachten Bremswirkung auf Basis der im Kraftfahrzeug vorhandenen Sensoren können Kalibrierwerte erstellt werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erstellung von Kalibrierwerten in elektronischen Kraftfahrzeugbremssystemen gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Erstellen von Kalibrierwerten für sogenannten analogisierten Hydraulikventilen für Bremsensteuergeräte bekannt geworden. Bekanntlich sind analogisierte Ventile konstruktiv für die Funktion des Schaltens ausgelegt, jedoch werden diese derart, in der Regel mittels eines PWM-Stromsignals, angesteuert, dass der Ventilstößel eine Schwimmstellung einnimmt und somit eine genaue Dosierregelung des Bremsdrucks vorgenommen werden kann. Wie beispielsweise aus der WO 01/98124 A1 hervorgeht, hängt die Genauigkeit der Ermittlung von geeigneten Kalibrierwerten ab, welche den Zusammenhang zwischen Ventilstrom, Vordruck und Raddruck herstellen.

Um den Druck im Radzylinder während einer ABS-Bremsung mit der gewünschten hohen Genauigkeit oder Güte zu regeln, ist eine besonders genaue Bestimmung der Kalibrierwerte erforderlich, welche durch eine individuelle Ermittlung nach der Fertigung, zum Beispiel im Werk oder nach dem Einbau in das Kfz durchgeführt werden muss.

Die DE 10221456 A1 beschreibt ein Kennwerteermittlungsverfahren, bei dem der für einen Kalibriervorgang benötigte hydraulische Druck im Bremssystem durch automatisches Betätigen der Bremse mit Hilfe einer Prüfstange aufgebaut wird. Das über das kurzzeitig geöffnete Einlassventil in die Radbremse geleitete Druckmittelvolumen wird über ein Auslassventil, einen Niederdruckspeicher und die Hydraulikpumpe in den Bremskreis zurückgefördert. Das zunächst geschlossene Einlassventil wird mit einer Stromrampe angesteuert. Der Öffnungsbeginn des zu kalibrierenden Einlassventils wird durch einen Druckabfall im Hauptzylinder des Bremsensystems sensiert.

Aus der Deutschen Patentanmeldung DE 103 57 592 geht ein Verfahren zur Kalibrierung eines analog regelnden Ventils in einer Bremsenanlage hervor, die mit Drucksensoren in den Radkreisen ausgerüstet ist, und bei dem mehrere Kalibrierroutinen zum Erzeugen und Speichern von automatisch ermittelten Kalibrierdaten durchgeführt werden, bei dem während oder vor jeder Kalibrierroutine durch eine Hydraulikpumpe Druck in mindestens einem Drucksteuerkreis erzeugt wird und bei dem unter Nutzung des aufgebauten Drucks Kalibrierdaten für eines oder mehrere analog regelnde Hydraulikventile aufgenommen werden. Durch dieses Verfahren wird es möglich, die Kalibrierung des Ventils erst nach der Produktion des Ventils oder der Bremsanlage, in der das Ventil eingebaut ist, durchzuführen. Dieses Vorgehen ist kostengünstiger als eine Erstellung von Kalibrierdaten am Band, da eine Übertragung der Kalibrierdaten in die mit dem Ventil verbundene elektronische Steuerung nicht mehr erforderlich ist. Das Verfahren setzt jedoch voraus, dass der Druck in den Bremskreisen und in den Radkreisen mittels Drucksensoren gemessen werden kann. Entsprechende Bremsanlagen sind jedoch wegen der großen Anzahl von Drucksensoren relativ aufwendig.

Aus der älteren, unveröffentlichten Deutschen Patentanmeldung DE 10 2005 014 097 geht ebenfalls ein Verfahren zum Ermitteln von Kalibrierwerten für analogisierte Ventile hervor. Auch hier ist eine relativ aufwändige Ermittlung der Kalibrierwerte außerhalb des Fertigungsprozesses des Ventils und der Bremsanlage vorgesehen. Nach diesem Verfahren wird zunächst der Eingang des Bremsystems durch Schließen des Trennventils abgesperrt. Außerdem wird noch das zu kalibrierenden Einlassventils geschlossen. Anschließend wird definiert hydraulischer Druck mit der Pumpe des Bremssystems aufgebaut. Dann erfolgt ein definiertes Ansteuern des zu kalibrierenden Einlassventils mit einem Ventilöffnungssignal in Form eines vorgegebenen Ventilöffnungsstroms vorgegebener Dauer. Durch Ermitteln des infolge des Ventilöffnungssignals in die Radbremse geflossenen Druckmittelvolumens durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe und Rückförderung des Druckmittelvolumens aus der Radbremse in den Bremskreis ist es möglich, die Kalibrierwerte zu berechnen. Allerdings ist die Messung der Drehzahl bei der Pumpenansteuerung technisch aufwändig und es kann zu Ungenauigkeiten kommen, da das durch das zu kalibrierende Druckvolumen nur indirekt gemessen werden kann.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, das vorstehende Verfahren zur Erstellung von Kennlinien für analogisierte Ventile noch weiter zu vereinfachen, die Genauigkeit zu verbessern bzw. zumindest ein alternatives Verfahren anzugeben, welches ebenfalls die Erstellung von Kalibrierwerten für analogisierte Ventile erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1.

Demzufolge ist es vorteilhaft, dass das Kalibrieren der Stromöffnungscharakteristik eines analogisierten, regelnden, elektrisch ansteuerbaren Ventils in Bremssystemen nun gemäß der Erfindung auf besonders einfache Weise durch Nutzung der vorhandenen ABS-Raddrehzahlsensoren durchgeführt werden kann.

Im Gegensatz zu bekannten Verfahren kann bei der Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung vorteilhafterweise die Nutzung zusätzlicher Sensoren entfallen, welche nicht bereits Bestandteil der Fahrzeugs oder des Bremssystems sind. Das erfindungsgemäße Verfahren ist zudem unabhängig von der Produktionslinie, da es direkt auf der fertigen Zielplattform durchgeführt werden kann.

Nach dem Verfahren der Erfindung ist es zweckmäßig, wenn das Rad, in dessen Bereich das beschriebene Messverfahren durchgeführt wird, weitestgehend frei rollt. Das Verfahren bezieht sich insbesondere auf die Räder der angetriebenen Achse, da diese besonders einfach, auch ohne Bewegung des Fahrzeugs, auf eine definierte Geschwindigkeit gebracht werden können.

Vorzugsweise werden zum Einprägen von Druck die zu kalibrierenden Einlassventile geschlossen und daraufhin ein Druck eingeprägt, was insbesondere durch manuelles oder automatisches Eintreten des Bremspedals erfolgen kann. Dabei wird bevorzugt eine Messung des Drucks über einen im Bereich des Hauptbremszylinders angeordneten Drucksensor vorgenommen.

Nach dem Verfahren wird zumindest ein Rad oder es werden insbesondere alle Räder auf eine konstante Geschwindigkeit beschleunigt. Dies kann zweckmäßigerweise durch Einlegen der ersten Gangstufe erfolgen.

Anschließend wird das zu kalibrierende Ventil so angesteuert, dass Druck in den Radzylinder einströmt und das Rad abgebremst wird. Dies kann vorzugsweise individuell für jedes Ventil durchgeführt werden.

Das zu kalibrierende Ventil kann ein stromlos offenes Ventil (SO) oder ein stromlos geschlossenes Ventil (SG) sein. Handelt es sich bei dem zu kalibrierende Ventil um ein SO-Ventil), wird das Ventil zunächst mit einem Schließstrom, welcher beispielsweise in der Größenordnung von 1800 mA liegt, beaufschlagt und als Ventilöffnungssignal ein den Schließstrom mindernder Ventilöffnungsstrom angelegt. Der Ventilschließstrom wird dann insbesondere in den aufeinander folgenden Messroutinen jeweils um einen vorgegebenen Wert von z.B. 10mA verringert. Auf diese Weise erhält man um eine ausreichende Anzahl von Messpunkten zur genauen Bestimmung der gewünschten Kalibrierwerte für das betreffende Ventil.

Das Öffnen des Ventils wird detektiert sobald die Geschwindigkeit des Rades des zu kalibrierenden Ventils merklich von der für das freirollende Rad erwarteten Geschwindigkeit abweicht. Beispielsweise ist diese erwartete Geschwindigkeit der Mittelwert der Geschwindigkeiten auf der Antriebsachse. Der Strom zu diesem Zeitpunkt kann dem eingeprägten Druck (welcher identisch dem Differenzdruck über dem Ventil ist) zugeordnet werden, woraus die Ventilcharakteristik ermittelbar ist. Um die Charakteristik darzustellen ist bevorzugt, das Verfahren bei unterschiedlichen, eingeprägten Drücken mehrmals zu wiederholen.

Es ist nach einer bevorzugten Ausführungsform an Stelle einer Strommessung ebenfalls möglich, über eine Messung des magnetischen Flusses den Öffnungspunkt zu detektieren. Desweiteren ist es bevorzugt zur weiteren Verbesserung zusätzlich vorgesehen, dass eine Rückwirkung auf die Pumpe, wie in der DE 102005014097 beschrieben, ausgewertet wird.

Der Hydraulikdruck am Eingang des zu kalibrierenden Einlassventils wird nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe alternativ oder in Kombination mit dem zuvor beschriebenen Verfahren bis zu einem Überströmen des Trennventils oder bis zum Ansprechen eines anderen Druck begrenzenden Elementes vorgegeben.

Damit der Hydraulikdruck am Eingang des zu kalibrierenden Einlassventils während eines Kalibriervorgangs weitgehend konstant bleibt, ist es vorteilhaft, den Hydraulikdruck durch Anschluss eines Druckspeicherkreises zu puffern. Handelt es sich um eines der heutigen Bremssysteme, bei denen zwei Radbremsen über individuelle Einlassventile und über ein gemeinsames Trennventil an einen Bremskreis angeschlossen sind, lässt sich der Druckspeicherkreis sehr einfach durch Öffnen des Druckmittelweges bzw. des Einlassventils realisieren, welcher/welches zu der zweiten Radbremse führt.

Es ist außerdem bevorzugt, dass das Volumen des zurück geförderten Druckmittels im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Beobachtung des Förderverhaltens der Hydraulikpumpe bestimmt wird, insbesondere durch Betrachtung des Strom/Spannungsverlaufs am Elektromotor der Pumpe.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In 1 sind in schematisch vereinfachter Darstellungsweise die wichtigsten Komponenten eines ABS/ESP-Bremssystems zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt. Nicht dargestellt ist das Steuerungssystem (ECU), in welches das zuvor beschriebene Verfahren durch ein Mikroprozessorsystem ausgeführt wird. Die Signale der Raddrehzahlsensoren RDS werden über entsprechende Leitungen dem Steuerungssystem zugeführt.
Zur Bremskrafterzeugung wird in dem Beispiel ein pedalbetätigter Bremsdruckgeber 1, hier ein zweikreisiger Hauptzylinder (THZ) mit vorgeschaltetem Servo-Aggregat, verwendet. An die beiden Bremskreise I, II des Hauptzylinders sind jeweils zwei Radbremsen A, B; C, D angeschlossen. Jeder Bremskreis enthält eine elektrisch betriebene und elektrisch ansteuerbare Hydraulikpumpe 5, die als fremdkraftgespeiste Druckmittelquelle dient. Die Komponenten und die hydraulische Schaltung der beiden Bremskreise I, II sind identisch.
In jedem der beiden Bremskreise I, II sind die Radbremsen A, B; C, D radindividuell über analog steuerbare oder analogisierte Einlassventile 3 und über ein – je Bremskreis – gemeinsames Trennventil 2 mit dem Bremsdruckgeber 1 hydraulisch verbunden. Außerdem ist jede Radbremse A, B; C, D über ein Auslassventil 4 und einen Niederdruckspeicher NDS mit der Saugseite der Hydraulikpumpe 5 und über ein stromlos gesperrten Schaltventil 6 (SG-Ventil) mit dem Bremsdruckgeber 1 verbunden; über das Ventil 6 kann die Hydraulikpumpe 5 bei Bedarf, z.B. im Rahmen eines bestimmten Antriebsschlupf- oder eines Fahrstabilitätsregelungsvorgangs, Druckmittel aus dem Hauptzylinder ansaugen. Pro Bremskreis werden nur ein Niederdruckspeicher NDS und eine Hydraulikpumpe 5 benötigt.
Die in 1 wiedergegebenen Hydraulikventile 2, 3, 4 und 6 werden elektrisch gesteuert. Die Auslassventile 4 und die stromlos gesperrten Ventile 6 sind vorzugsweise reine Schaltventile. Das stromlos offene Trennventil 2 ist im vorliegenden Beispiel ein analogisiertes Ventil. Dem Trennventil 2 ist ein Überströmventil parallel geschaltet, oder es besitzt eine Überströmfunktion, die bewirkt, dass bei geschlossenen Trennventil 2 und drucklosem Bremsdruckgeber 1 der Druck am Trennventil auf einen vorgegebenen Maximalwert von z.B. 130 oder 150 bar begrenzt wird.
Die generelle Arbeitsweise eines Bremsensystems der in 1 dargestellten Art ist bekannt. Neu ist dagegen das Kalibrieren des analog regelnden Einlassventils 3 durch Ausführung des weiter oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahrens.

Claims

Verfahren zur Erstellung von Kalibrierwerten, welche zur Bestimmung des Zusammenhangs von Ventilöffnung zu Ansteuerstrom eines elektrisch ansteuerbaren, analog regelnden Hydraulikventils (3), insbesondere eines Einlassventils, herangezogen werden, in einem Kraftfahrzeug-Brems- oder Regelungssystem, wie ABS, ASR, ESP etc., bei dem Druckmittel über das analog regelnde Ventil (3) zu einer Radbremse (A) geleitet wird, gekennzeichnet durch die Schritte: a) Bewegen des Fahrzeugs oder der Räder oder eines betreffenden Rades mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit v, b) Ansteuern des zu kalibrierenden Einlassventils (3) des Radzylinders im Bereich eines bewegten Rades mit einem Ventilöffnungssignal, c) Ermitteln der infolge des Ventilöffnungssignals verursachten Bremswirkung auf Basis der im Kraftfahrzeug vorhandenen Sensoren, insbesondere unter Verwendung der ABS-Raddrehzahlsensoren.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmittel, welches zum Einlassventil gelangt, zuvor zum Zwecke des Druckaufbaus im Bremskreis durch ein geöffnetes Trennventil (2) in den Bremskreis bei geschlossenem Einlassventil eingeströmt ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Einströmen des Druckmittels in den Bremskreis das Trennventil geschlossen wird und danach das Druckmittel auf Grundlage des Ventilöffnungssignals und des im Bremskreis gespeicherten Drucks definiert in die Radzylinder gepresst wird.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der bei geöffnetem Trennventil vorgenommene Druckaufbau bzw. das Einströmen des Druckmittels durch manuelle Betätigung eines mit dem Bremssystem verbundenen Bremspedals vorgenommen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren während der Fahrt auf einem Rollenprüfstand oder während einer Kalibrierfahrt durchgeführt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Bestimmen der Kalibrierwerte die Schritte a) bis c) in aufeinander folgenden Messroutinen mit gleichen und/oder mit variablen Ventilöffnungssignalen wiederholt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilöffnungssignal durch ein Stromrampe oder eine Folge aus Stromimpulsen repräsentiert ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den aufeinander folgenden Messroutinen der Ventilöffnungsstrom des zu kalibrierende Ventils (3) schrittweise oder in Stufen erhöht wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikdruck am Eingang des zu kalibrierenden Einlassventils (3) durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe (1) bis zu einem Überströmen des Trennventils (2) oder bis zum Ansprechen eines anderen Druck begrenzenden Elementes vorgegeben wird.