DE102007015265B4

DE102007015265B4 - Verfahren zur Ermittlung der Öffnungsstrom-Charakteristik von analog angesteuerten Ventilen

Info

Publication number: DE102007015265B4
Application number: DE102007015265.7A
Authority: DE
Inventors: Christian Courth
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2006-03-28
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2021-01-07
Anticipated expiration: 2027-03-28
Also published as: DE102007015265A1

Abstract

Verfahren zur Ermittlung der Öffnungsstrom-Charakteristik eines analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Ventils (3, 4) eines geregelten Bremsensystems für Kraftfahrzeuge mit zwei Bremskreisen (I, II), wobei jedem Bremskreis (I, II) zwei Radbremsen (5, 6), eine hydraulische Pumpe (11) und ein Niederdruckspeicher (12) zugeordnet sind, wobei das Ventil (3, 4) in räumlicher Nähe zu einer Steuereinheit (16) angeordnet ist, die mindestens einen Beschleunigungssensor (17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Beschleunigungssensors (17) dahingehend ausgewertet werden, dass ein Öffnen des analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Ventils (3, 4) ermittelbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung der Öffnungsstrom-Charakteristik eines analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Ventils eines geregelten Bremsensystems für Kraftfahrzeuge mit zwei Bremskreisen, wobei jedem Bremskreis zwei Radbremsen, eine hydraulische Pumpe und ein Niederdruckspeicher zugeordnet sind, wobei das Ventil in räumlicher Nähe zu einer Steuereinheit angeordnet ist, die mindestens einen Beschleunigungssensor umfasst.
In der Weiterentwicklung von Bremssystemen mit Blockierschutzregelungen ABS oder elektronischen Stabilitätsprogrammen ESP werden vermehrt analogisierte oder analog angesteuerte Ventile zur Regelung der Hydraulikflüssigkeit eingesetzt. Der Strom bei dem das so genannte AD-Ventil öffnet, ist jedoch stark von der am Ventil anliegenden Druckdifferenz abhängig. Um die AD-Ventile regeln zu können, ist es notwendig, dass der Stromwert, der als „Öffnungspunkt“ bezeichnet wird, bekannt ist.
Der Öffnungspunkt ist weiterhin von Fertigungstoleranzen und vom Verschleiß des Ventils und anderer Bauteile des Bremsensystems abhängig. Daher ist während des Betriebs des Kraftfahrzeugs eine Anpassung der Hydraulik an den Regler notwendig. Die Öffnungspunkte müssen in dem Regler abgelegt werden.
Ein Verfahren zur Erkennung des Öffnungspunktes des Ventils, insbesondere zur Bestimmung der Druckverhältnisse aus dem Stromverlauf des Ventilansteuerstromes, geht aus der EP 813 481 B1 hervor.
Aus der WO 2005/ 054 028 A1 ist ein Verfahren zur Kalibrierung von analog regelnden elektrisch ansteuerbaren hydraulischen Ventilen bekannt, bei dem mehrere Kalibrierroutinen zum Erzeugen und Speichern von automatisch ermittelten Kalibrierdaten durchgeführt werden und während oder vor jeder Kalibrierroutine Druck in mindestens einem Drucksteuerkreis erzeugt wird und unter Nutzung des aufgebauten Drucks Kalibrierdaten für eines oder mehrere analog regelnde Hydraulikventile aufgenommen werden.
Aus der WO 2005/ 009 815 A2 ist ein Verfahren zur Kalibrierung des Öffnungsstroms mindestens eines elektromagnetisch ansteuerbaren Stellgeräts zum Regeln des differenzdruckabhängigen Durchflusses eines Fluids bekannt, bei dem das Maß der durch das Stellgerät hervorgerufenen Druckbeeinflussung durch die Stärke der elektrischen Ansteuerung des Stellgeräts im Voraus auch ohne die Verwendung von Drucksensoren bestimmt werden kann, in dem eine stellgerätespezifische Kennlinie für das Stellgerät herangezogen wird, so dass mittels dieser Kenngröße ein Solldurchfluss gezielt in Abhängigkeit von der Stromstärke eingestellt werden kann, wobei die stellgerätespezifische Kenngröße ohne die Verwendung von Druckbeaufschlagungen bei einem Differenzdruck ΔP = 0 des Stellgeräts automatisch ermittelt wird.
Aus der DE 10 2005 014 097 A1 ist ein Verfahren zum Kalibrieren des Öffnungsstroms eines Hydraulikventils bekannt, bei dem eine definierte Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Ventil durch Ansteuerung einer Hydraulikpumpe aufgebaut wird und das zu kalibrierende Ventil mit einem Ventilöffnungssignal in Form eines vorgegebenen Ventilöffnungsstroms vorgegebener Dauer angesteuert wird und das in die Radbremse geflossene Druckmittelvolumen durch Ansteuerung der Hydraulikpumpe und Rückförderung des Druckmittelvolumens aus der Radbremse in den Bremskreis bestimmt wird und die Durchflussöffnung des zu kalibrierenden Ventils in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ventilöffnungssignals durch Bestimmung und Auswertung des zurück geförderten Druckmittelvolumens ermittelt wird.
Aus der DE 102 21 456 A1 ist ein Verfahren zum Kalibrieren der Druck-/Öffnungsstrom-Charakteristik eines analogisierten Hydraulikventils bekannt. Bei dem vorbekannten Verfahren wird in einem Diagnose- oder Kalibriervorgang mit einer Prüfstange, die an den Bremsdruckgeber angelegt wird, Bremsdruck in dem Bremsensystem und einer Radbremse hervorgerufen. Durch Öffnen des Auslassventils wird Druckmittel aus der Radbremse in den Niederdruckspeicher abgeleitet und der Druck im Bremsensystem abgebaut. Anschließend wird bei dem vorbekannten Verfahren das Einlassventil geschlossen und das Druckmittel wird durch Ansteuern hydraulischen Pumpe zurückgefördert. Dabei wird der von der Ansteuerung der Pumpe abhängige Druck im Bremsensystem oder die Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Hydraulikventil gemessen oder geschätzt und das zu kalibrierende Hydraulikventil durch rampenförmige oder stufenförmige Änderung des Ventilstromes umgeschaltet. Der zu Beginn des Umschaltvorgangs, d.h. zu Beginn des Öffnens oder Schließens des Ventils fließende Ventilerregerstrom wird dabei ermittelt. Dieses vorbekannte Verfahren ist jedoch relativ umständlich und ist insbesondere aufgrund der Druckstange, die an den Bremsdruckgeber angelegt werden muss, nicht für einen automatischen Ablauf geeignet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zur Ermittlung der Öffnungsstrom-Charakteristik eines analogisierten hydraulischen Ventils zu entwickeln, das onboard, selbsttätig und unabhängig vom Fahrzeugführer arbeitet und sich mit vergleichsweise geringem Zeitaufwand durchführen lässt.
Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Signale des Beschleunigungssensors dahingehend ausgewertet werden, dass ein Öffnen des analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Ventils ermittelbar ist. Die Erfindung macht sich die Tatsache zu Nutze, dass Stöße beim Schalten von Ventilen den Signalverlauf eines in räumlicher Nähe angeordneten Beschleunigungssensors beeinflussen.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass zur Ermittlung der Öffnungsstrom-Charakteristik des Ventils, folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden:

• Schließen des Ventils, dessen Öffnungsstrom ermittelt werden soll;
• rampenförmige oder stufenförmige Änderung des dem Ventil zugeführten Ventilstroms;
• Ermitteln des Öffnens des Ventils durch Auswertung der Signale des Beschleunigungssensor und
• Ermitteln des Ventilstroms beim Öffnen des Ventils.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung wird der Ventilstrom beim Öffnen des Ventils als Messpunkt einer Öffnungsstromkennlinie gespeichert.
Bei einer weiteren, vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die rampenförmige oder stufenförmige Änderung des dem Ventil zugeführten Ventilstroms durch einen Ablauf mehrerer Stromstufen mit sich änderndem Zielwert realisiert.
Es ist vorgesehen, dass das Verfahren im Stillstand des Kraftfahrzeugs und/oder im Zündungsnachlauf durchgeführt wird.
Mit dem Beschleunigungssensor ist das längs- und das querdynamische Verhalten des Kraftfahrzeugs ermittelbar.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Teildarstellung eines Bremssystems, das analog ansteuerbare Einlassventilen aufweist und an der das vorliegende Verfahren durchführbar ist;
2a ein analog ansteuerbares Ventil, das in räumlicher Nähe zu einem Beschleunigungssensor angeordnet ist und
2b ein Zeit-Diagramm, das einen dem Ventil zugeführten Ventilstrom und Signale eines Beschleunigungssensors darstellt.

Ein Schaltplan des Fahrzeugbremssystems, an der das vorliegende Verfahren durchführbar ist, ist in 1 dargestellt. Das Fahrzeugbremssystem weist hydraulisch betätigbare Radbremsen 5, 6, -, - an allen vier Fahrzeugrädern auf, die in zwei Bremskreise I und II aufgeteilt sind. In 1 ist lediglich der erste Bremskreis I dargestellt. Der zweite Bremskreis II ist im Wesentlichen symmetrisch, weshalb zur besseren Übersichtlichkeit auf die Darstellung des zweiten Bremskreises II verzichtet wird. Bei der dargestellten Diagonal-Aufteilung ist die Radbremse 5 am Kraftfahrzeugrad vorne links (VL) und die Radbremse 6 hinten rechts (HR) am ersten Bremskreis I angeschlossen. Die hydraulisch betätigbaren Radbremsen 5, 6 werden mit Hilfe eines pedalbetätigten Druckgebers 14, der als Vakuum-Bremskraftverstärker ausgebildet ist und dem ein TandemHauptzylinder 2 nachgeschaltet ist, mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagt. Zur Beaufschlagung der hydraulischen Radbremsen 5, 6 mit einem Druck sind die hydraulisch betätigbaren Radbremsen 5, 6 unter Zwischenschaltung von Einlassventilen 3, 4 über eine Hydraulikleitung 15 mit dem Hauptzylinder 2 verbunden. Bei einem Druckabbau wird das eingesteuerte Druckmittel über Auslassventile 9, 10 in einen Niederdruckspeicher 12 abgelassen.
Ausgehend vom pedalbetätigbaren Druckgeber 14 mit nachgeschaltetem Hauptbremszylinder 2 sind dem hydraulischen Bremskreis I stromabwärts ein Trennventil 1 und ein elektrisches Umschaltventil 7 zugeordnet. Das Trennventil 1 ist ein analog regelbar stromlos offenes SO-Ventil und wird für alle Regelungen während eines aktiven Druckaufbaus durch eine hydraulische Pumpe 11 benötigt. Das Trennventil 1 wird in diesen aktiven Druckaufbauphasen durch die hydraulische Pumpe 11 geschlossen, damit der Druckaufbau nicht in den Hauptbremszylinder 2 eingesteuert wird. Das elektrische Umschaltventil 7 - kurz auch EUV genannt - ist ein stromlos geschlossenes SG-Ventil, das eine Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 2 und der Saugseite der Pumpe 11 herstellt oder unterbricht. Im angesteuerten Zustand ist das elektrische Umschaltventil 7 offen und die Pumpe 11 kann Bremsflüssigkeit aus dem Hauptzylinder 2 ansaugen und beispielsweise für eine Antriebsschlupfregelung zur Verfügung stellen.
Zur Ermittlung des eingesteuerten hydraulischen Drucks ist ein Drucksensor 13 in der vom Hauptzylinder 2 ausgehenden hydraulischen Leitung 15 vorgesehen. Dieser Drucksensor ist im zweiten Bremskreis II nicht vorhanden. Jedem der beiden Bremskreise I, II ist jedoch ein weiterer Drucksensor zugeordnet. Die insgesamt vorhandenen drei Drucksensoren sind bei einer Diagonal-Aufteilung des Bremssystems, wie sie teilweise in 1 dargestellt ist, dem Tandemhauptzylinder 2, er Radbremse 5 vorne links und der nicht dargestellten Radbremse vorne rechts zugeordnet. Der Drucksensor an der Radbremse 5 vorne links ist mit dem Bezugszeichen 8 versehen.
Für eine Ermittlung der Öffnungsstrom-Charakteristik der analogisierten Einlassventile 3, 4 oder des analogisierten Trennventils 1 ist die exakte Bestimmung des Öffnungspunkts notwendig.
Wie es in 2a dargestellt ist, sind die Einlassventile 3, 4 und das Trennventil 1 in einem Ventilblock 19 angeordnet. Mit diesem Ventilblock 19 ist eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 16 verbunden, die zum Zwecke einer Blockierschutzregelung oder einer elektronischen Stabilitätsregelung sowohl die Einlassventile 3, 4 und das Trennventil 1 aber auch die anhand von 1 erwähnte hydraulische Pumpe 11 ansteuert. Die elektronische Steuer- und Regeleinheit 16 weist eine Platine 18 auf, auf der ein Beschleunigungssensor 17 angeordnet ist. Dieser Beschleunigungssensor 18 erfasst das längsdynamische und das querdynamische Verhalten des Kraftfahrzeugs. Da die elektronische Steuer- und Regeleinheit 16 wie eben erwähnt mit dem Ventilblock 19 verbunden ist, sind die Stöße, die beim Schalten der Ventile 1, 3, 4 entstehen, im Signalverlauf des Beschleunigungssensor 17 erkennbar. Dieser Effekt wird verwendet, um ein Öffnen der Ventile 1, 3, 4 zu ermitteln, indem die Signale des Beschleunigungssensors 17 entsprechend ausgewertet werden, wie nachfolgend anhand von 2b näher erläutert wird.
In 2b ist ein Diagramm dargestellt, das den Ventilstrom I, der einem der Ventile 1, 3, 4 zugeführt wird und das Ausgangssignal a des Beschleunigungssensors 17 über der Zeit darstellt. Der zugeführte Ventilstrom I ist mit dem Bezugszeichen 20 versehen und das Ausgangssignal a des Beschleunigungssensors 17 ist mit dem Bezugszeichen 21 bezeichnet. Zunächst wird das Ventil 1, 3, 4, dessen Öffnungsstrom ermittelt werden soll, geschlossen, wie es bei der Position 22 der Fall ist. Anschließend wird der Ventilstrom auf einen ersten Zielwert reduziert (Position 23) und wieder auf den zuvor eingestellten Schließstrom erhöht (Position 24). Ein derartiges Muster wird als Stromstufe bezeichnet. Wie es in 2b dargestellt ist, werden mehrere Stromstufen durchlaufen, wobei sich der Zielwert immer weiter reduziert. Bei dieser fortlaufenden Reduzierung des Zielwerts der Stromstufen unterschreitet der Zielwert zwangsläufig irgendwann den Stromwert, der zum Schließen des Ventils 1, 3, 4 notwendig ist. Mit anderen Worten entspricht die erste Stromstufe, deren Zielwert unterhalb des Schließstromes des Ventils 1, 3, 4 liegt, dem Öffnungspunkt des Ventils 1, 3, 4. Dieser Zusammenhang ist bei der Position 25 dargestellt. Dabei sieht man, dass das Öffnen des Ventils 1, 3, 4 im Signalverlauf des Beschleunigungssensors 17 erkennbar ist, da das Schlagen des Ventilstößels vom Beschleunigungssensor 17 registriert wird und in dessen Signalverlauf erkennbar ist. Der Zielwert der Stromstufe, der dem ersten Öffnen des Ventils 1, 3, 4 entspricht (Position 25) wird als Messpunkt einer Öffnungsstromkennlinie gespeichert.
Das Verfahren wird vorzugsweise in Situationen geringster Signalstörungen angewendet, z.B. bei Fahrzeugstillstand oder im Zündungsnachlauf.
Der Vorteil des vorliegenden Verfahrens besteht darin, dass im Falle eines Austausches eine Kalibrierroutine der analogen Einlassventile 3, 4 vollkommen autonom durchführbar ist. Äußere Einflüsse, zum Beispiel durch Werkstattpersonal, sind auf ein Minimum reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Trennventil
2: Tandemhauptzylinder
3: Einlassventil VL
4: Einlassventil HR
5: Radbremse VL
6: Radbremse HR
7: elektrisches Umschaltventil
8: Drucksensor
9: Auslassventil FL
10: Auslassventil FR
11: hydraulische Pumpe
12: Niederdruckspeicher
13: Drucksensor
14: pedalbetätigbarer Bremsdruckgeber
15: hydraulische Leitung
16: elektronische Steuer- und Regeleinheit
17: Beschleunigungssensor
18: Platine
19: Ventilaufnahme
20: Ventilstrom I
21: Beschleunigung a

Claims

Verfahren zur Ermittlung der Öffnungsstrom-Charakteristik eines analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Ventils (3, 4) eines geregelten Bremsensystems für Kraftfahrzeuge mit zwei Bremskreisen (I, II), wobei jedem Bremskreis (I, II) zwei Radbremsen (5, 6), eine hydraulische Pumpe (11) und ein Niederdruckspeicher (12) zugeordnet sind, wobei das Ventil (3, 4) in räumlicher Nähe zu einer Steuereinheit (16) angeordnet ist, die mindestens einen Beschleunigungssensor (17) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Signale des Beschleunigungssensors (17) dahingehend ausgewertet werden, dass ein Öffnen des analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Ventils (3, 4) ermittelbar ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Öffnungsstrom-Charakteristik des Ventils (3, 4), folgende Verfahrensschritte durchgeführt werden: • Schließen des Ventils (3, 4), dessen Öffnungsstrom ermittelt werden soll; • rampenförmige oder stufenförmige Änderung des dem Ventil (3, 4) zugeführten Ventilstroms; • Ermitteln des Öffnens des Ventils (3, 4) durch Auswertung der Signale des Beschleunigungssensor (17) und • Ermitteln des Ventilstroms beim Öffnen des Ventils (3, 4).
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilstrom beim Öffnen des Ventils (3, 4) als Messpunkt einer Öffnungsstromkennlinie gespeichert wird.
Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die rampenförmige oder stufenförmige Änderung des dem Ventil (3, 4) zugeführten Ventilstroms durch einen Ablauf mehrerer Stromstufen mit sich änderndem Zielwert realisiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren im Stillstand des Kraftfahrzeugs und/oder im Zündungsnachlauf durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Beschleunigungssensor (17) das längs- und das querdynamische Verhalten des Kraftfahrzeugs ermittelbar ist.