DE102007029228A1 - Verfahren und System zur Ermittlung von Druckunterschieden in den Bremskreisen von Fahrzeugbremsanlagen - Google Patents

Verfahren und System zur Ermittlung von Druckunterschieden in den Bremskreisen von Fahrzeugbremsanlagen Download PDF

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Abstract

Verfahren und System zur Ermittlung von Druckunterschieden in Bremskreisen (I/II) von Fahrzeugbremsanlagen, wobei in den Bremskreisen (I/II) mindestens ein Kolben (5/5') mindestens einer Pumpe (6) aus der Halteposition eine Verschiebung durchführt, diese Verschiebung mittels des Exzenters der Pumpe (6) über die mechanische Verbindung an den Anker des Elektromotors (7) in Form einer teilweisen Drehbewegung übertragen wird, wobei die teilweise Drehbewegung eine messbare Spannungsinduktion U am Elektromotor erzeugt und die Spannungsinduktion U zur Ermittlung der Druckdifferenz ausgewertet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung von Druckunterscheiden innerhalb der Bremskreise einer Fahrzeugbremsanlage, deren Druckaufbau über eine Hydraulikpumpe, die über einen Elektromotor angetrieben wird, erfolgt, sowie ein System zur Durchführung des Verfahrens.
  • In den heutigen Kraftfahrzeugen werden in der Regel elektronisch geregelte, blockiergeschützte Bremsanlagen eingesetzt. Bei diesen Bremsanlagen wird das Drehverhalten der einzelnen Räder durch Raddrehzahlsensoren gemessen, durch ein elektronisches Steuergerät ausgewertet und nach Massgabe des Drehverhaltens wird der Bremsdruck in den einzelnen Radbremsen moduliert. Bei einer hydraulischen Bremsanlage dient zur Druckmodulation eine hydraulische Einheit, insbesondere ein elektromechanisches Drucksteuergerät, das die Befehle des elektronischen Steuergeräts umsetzt und über Einlass- und Auslassventile die Drücke in den Radbremsen steuert. Dem Drucksteuergerät ist mindestens eine Pumpe zugeordnet. Bei einer "nur" blockiergeschützten Bremsanlage mit einem Antiblockiersystem (ABS) wird die Höhe des Vordrucks im Grundsatz allein vom Fahrer vorgegeben. Bei Bremssystemen mit einer Antriebsschlupfregelung (ASR) oder einem Elektronischen Stabilitätsprogramm (ESP) kann durch die Pumpe zusätzlich aktiv ohne Fahrerein fluss Druck aufgebaut werden. Das elektromechanische Drucksteuergerät weist neben den Magnetventilen meist Speicher auf, um beim Druckabbau plötzlich anfallendes Bremsflüssigkeitsvolumen aufzunehmen. Die Pumpe dient neben dem Druckaufbau beim ESP und ASR dazu, Bremssättel und Speicher zu leeren und im ABS-Fall die nicht für einen Regelzyklus benötigte Bremsflüssigkeit in den Hauptzylinder zurückzubefördern.
  • Ferner sind hydraulische Bremsanlagen für Kraftfahrzeuge bekannt, bei denen Pumpen angeordnet sind, um den durch den Fahrer mittels des Hauptbremszylinders aufgebauten Druck im Fall einer Normalbremsung zu verstärken (optimierte hydraulische Bremse (OHB)) oder einen dem Fahrerbremswunsch entsprechenden Bremsdruck aufzubauen (elektrohydraulische Bremse (EHB)). Bremssysteme mit einer optimierten hydraulischen Bremse sind insbesondere für Kraftfahrzeuge geeignet, bei denen die bisher regelmässig verwendeten Vakuumverstärker nicht effektiv genug einsetzbar sind, beispielsweise aufgrund ihres erheblichen Platzbedarfs oder aufgrund eines nur ungenügenden Vakuums bei modernen Fahrzeugmotoren. Bei der elektrohydraulischen Bremse erzeugt das elektromechanische Drucksteuergerät die Bremsenergie entsprechend den Vorgaben des elektronischen Steuergeräts, die diese (by wire) aus der Fahrereingabe und weiteren Sensorsignalen ermittelt, wobei die Bremsbetätigung durch einen Pedalgefühlsimulators mit Fahrerwunscherkennung erfolgt. Die Pumpe kann bei diesen Bremsanlagen somit als Energieverstärker (OHB) oder als alleiniger Energielieferant (EHB) wirken.
  • Aus der DE 4232130 ist die die Regelung einer elektromotorischen angetrieben Hydraulikpumpe, die mit einer variablen Puls-/Pulspausenfolge angesteuert wird und die zur Hilfsdruckversorgung einer Bremsanlage dient, bekannt.
  • Systeme, die nur einen Drucksensor aufweisen und über eine EBS Hydraulik einen aktiven Druckaufbau erzeugen, stützen sich auf eine reine Drucksteuerung. Daraus können sich, bedingt durch verschiedene Lüftspiele an den Bremsen, Druckunterschiede in den verschiedenen Bremskreisen ausbilden, die eine vorgegebene Bremskraftaufteilung verändern. Die kann im Extremfall dazu führen, dass das Fahrzeug nur mit den Bremsen eines Bremskreises verzögert wird. Bei sehr langen Bergab-Passagen, kann dies zur Schädigung der Bremsanlage führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein einfaches Verfahren und eine System bereitzustellen, damit Druckunterschiede zwischen den Bremskreisen einer Fahrzeugbremsanlage detektiert werden.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Nach der Erfindung ist es vorgesehen, dass in den Bremskreisen mindestens ein Kolben mindestens einer Pumpe aus der Halteposition eine Verschiebung durchführt, diese Verschiebung mittels des Exzenters der Pumpe über die mechanische Verbindung, an den Anker des Elektromotors in Form einer teilweisen Drehbewegung übertragen wird, wobei die teilweise Drehbewegung eine messbare Spannungsinduktion U am Elektromotor erzeugt wird und die Spannungsinduktion U zur Ermittlung der Druckdifferenz ausgewertet wird.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Spannungsinduktion U direkt oder indirekt am Anker des Elektromotors ermittelt, die ermittelte Spannungsinduktion U abgetastet, quantisiert wird und in eine Datenspeichereinheit abgelegt und über eine mobile oder drahtgebundene Datenverbindung an eine zentrale Rechnereinheit weitergeleitet wird.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es angedacht am Elektromotor Mittel zur direkten und/oder indirekten Ermittlung der Spannungsinduktion U bereitzustellen und diese mit einer am Gehäuse des Elektromotors angebrachten Kommunikationseinheit zu verbinden.
  • Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Kommunikationseinheit mobile und oder drahtgebundene Kommunikationsverbindungen zu einer im Fahrzeug befindlichen Rechnereinheit herstellt, um die aus der Spannungsinduktion U ermittelte Information an die Rechnereinheit zu übertragen und die Rechnereinheit die Steuerung und Regelung eines Fahrerassistenzsystems durchführt
  • Besonders vorteilhaft sind das erfindungsgemäße Verfahren und das erfindungsgemäße System in Verbindung mit Fahrerassistenzsystem und Fahrzeugsicherheitssystemen, da durch das Interagieren von verschiedenen Systemen werden alle funktionellen Vorteile der einzelnen Subsysteme beibehalten und zusätzlich deren Gesamtleistung gesteigert wird.
  • Als Fahrzeugsicherheitssystemen sind alle im Fahrzeug verfügbaren Bremssysteme mit elektronischer Regelung einsetzbar. Fahrzeugsicherheitssysteme können das Electronic Break System (EBS), das Engine Management System (EMS), Antiblockiersystem (ABS), Antriebs-Schlupf-Regelung (ASR), Elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP), Elektronische Differentialsperre (EDS), Transmission Control Unit (TCU), Elektronische Bremskraftverteilung (EBV) und/oder Motor-Schleppmomenten-Regelung (MSR) sein.
  • Fahrerassistenzsysteme sind elektronische Zusatzeinrichtungen in Fahrzeugen zur Unterstützung des Fahrers in bestimmten Fahrsituationen. Hierbei stehen oft Sicherheitsaspekte, aber auch die Steigerung des Fahrkomforts im Vordergrund. Diese Systeme greifen teilautonom oder autonom in Antrieb, Steuerung (z.B. Gas, Bremse) oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeuges ein oder warnen durch geeignete Mensch-Maschine-Schnittstellen den Fahrer kurz vor oder während kritischer Situationen. Solche Fahrassistenzsysteme sind beispielsweise Einparkhilfe (Sensorarrays zur Hinderniss- und Abstandserkennung), Bremsassistent (BAS), Tempomat, Adaptive Cruise Control oder Abstandsregeltempomat (ACC), Abstandswarner, Abbiegeassistent, Stauassistent, Spurerkennungssystem, Spurhalteassistent/Spurassistent (Querführungsunterstützung, lane departure warning (LDW)), Spurhalteunterstützung (lane keeping support)), Spurwechselassistent (lane change assistance), Spurwechselunterstützung (lane change support), Intelligent Speed Adaption (ISA), Adaptives Kurvenlicht, Reifendruckkontrollsystem, Fahrerzustandserkennung, Verkehrszeichenerkennung, Platooning, Automatische Notbremsung (ANB), Auf- und Abblendassistent für das Fahrlicht, Nachtsichtsystem (Night Vision).
  • Die Erfindung soll im Folgenden anhand der 1 beispielhaft näher erläutert werden.
  • Es zeigt
  • 1: Eine schematische Darstellung der Komponenten einer Fahrzeugbremsanlage
  • Die Bremsanlage nach 1 besteht im Wesentlichen aus einem Tandem-Hauptzylinder 1 mit einem davor geschalteten Bremskraftverstärker 2 mit einem Druckausgleichs- und Vorratsbehälter 3. Außerdem ist zur Hilfsdruckerzeugung ein Motorpumpenaggregat 5 mit einer Hydraulikpumpe 6 und mit einem elektrischen Antriebsmotor 7 vorhanden. Der Hauptzylinder 1 hat zwei hydraulisch getrennte Bremskreise I, II, an die zweckmäßigerweise die Radbremsen über Hydraulikventile 8 in diagonaler Aufteilung oder Schwarz/Weiß-Aufteilung angeschlossen sind. Zur Hilfsdruckversorgung sind ein Motorpumpenaggregat 5 mit einer zwei-kreisigen Hydraulikpumpe 6 und mit einem gemeinsamen elektrischen Antriebsmotor 7 vorhanden. Die hydraulische Trennung der Bremskreise I, II wird bei der Hilfsdruckversorgung aufrechterhalten; die Pumpe 6 ist dem Bremskreis I sowie dem Bremskreis II zugeordnet.
  • Es handelt sich bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung um ein "geschlossenes" System. Hierbei wird mit den Hydraulikpumpen das aus den Radbremsen abgeleitete Druckmittel unmittelbar in den zugehörigen Bremskreis oder in den Hauptzylinder der Bremsanlage zurückgefördert. Bremsanlagen mit offe nen und geschlossenen hydraulischen Systemen sind in vielfältiger Ausbildung bekannt.
  • Die Basis des Verfahrens ist die Tatsache, dass Druckunterschiede zwischen den Bremskreisen I und II, in Verbindung mit minimaler Druckventilleckage ein auf die Pumpe 6 und somit auch auf den Motor 7, einwirkendes Moment erzeugt.
  • Befindet sich das System nach einem aktiven Druckaufbau in einer Druckhaltephase und die Pumpe 6 wird nicht mehr angesteuert befindet sich die Pumpe 6 in einem fast vollständigen Ruhezustand.
  • Liegen aber nun Druckdifferenzen in den verschiedenen Kreisen vor, entsteht ein auf die Pumpe 6 wirkende Moment. Ist die anliegende Druckdifferenz hinreichend groß, wird der auf der Hochdruckseite liegende jeweilige Kolben (6'/6'') zurückgeschoben und der Motor 7 wird ebenfalls gedreht.
  • In dieser Situation erzeugt der Motor eine generatorische Spannunginduktion U, die durch kleine Spannungsspitzen, die abhängig vom zurückdrehenden Moment, messbar sind. Werden nun ein oder mehrere Spannungsspitzen während einer Druckhaltephase registriert, liegt ein Druckunterschied zwischen den Kreisen (I, II) vor.
  • Um dies auszugleichen, werden beide Trennventile der Kreise auf den entsprechenden Überström-Stromwert gestellt und das EUV wird ebenfalls geöffnet und es wird die Pumpe 6 erneut angesteuert. Dies erzeugt im Kreis mit dem höheren Druck, die als richtig angenommene Druckeinstellung ein Überströmen des Trennventils und im Kreis mit dem niedrigeren Druck wird die vorliegende Druckdifferenz kompensiert. Ist die Druckdifferenz so, dass ein Kreis einen zu hohen Druckwert eingestellt hat, wird dieser durch den gleichen Modus abgebaut. Dieser Kompensationsmodus wird entweder für einen festen Zeitpunkt durchgeführt, oder aber variabel ausgelegt, was beispielsweise an der Frequenz der gemessenen Spannungsspitzen erkennbar ist.
  • Wird die Spannungsinduktion U ermittelt, ist es erfindungsgemäß angedacht eine Auswertung der Spannungsinduktion U durchzuführen und mit den Mittel zur Ermittlung der Spannungsinduktion U verbunden Kommunikationseinheit an eine zentrale Rechnereinheit im Fahrzeug zu übertragen, die in einer einer Ausgestaltung als Drahtverbindung ausgeführt sind. Die Übertragung erfolgt mobil, wie bspw. über Bluestooth, WLAN oder HiperLan oder drahtgebunden auf. Die zentrale Rechnereinheit wertet die übertragene Information zur Steuerung und Regelung von Fahrerassistenz- und Fahrzeugsicherheitssysteme aus.

Claims (5)

  1. Verfahren zur Ermittlung von Druckunterschieden in Bremskreisen (I/II) von Fahrzeugbremsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bremskreisen (I/II) mindestens ein Kolben (5/5') mindestens einer Pumpe (6) aus der Halteposition eine Verschiebung durchführt, diese Verschiebung mittels des Exzenters der Pumpe (6) über die mechanische Verbindung, an den Anker des Elektromotors (7) in Form einer teilweisen Drehbewegung übertragen wird, wobei die teilweise Drehbewegung eine messbare Spannungsinduktion U am Elektromotor erzeugt wird und die Spannungsinduktion U zur Ermittlung der Druckdifferenz ausgewertet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsinduktion U direkt oder indirekt (10) am Anker des Elektromotors (7) ermittelt, die ermittelte Spannungsinduktion U abgetastet, quantisiert wird und in eine Datenspeichereinheit abgelegt und über eine mobile und/oder drahtgebundene Datenverbindung an eine zentrale Rechnereinheit im Fahrzeug weitergeleitet wird.
  3. System zur Ermittlung von Druckunterschieden in Bremskrei sen (I/II) von Fahrzeugbremsanlagen, dadurch gekennzeichnet, dass am Elektromotor (7) Mittel zur direkten und/oder indirekten Ermittlung der Spannungsinduktion U vorhanden sind und diese mit einer Kommunikationseinheit (9) verbunden sind.
  4. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, die Kommunikationseinheit (9) mobile und/oder drahtgebundene Kommunikationsverbindungen zu einer im Fahrzeug befindlichen Rechnereinheit herstellt, um die aus der Spannungsinduktion U ermittelte Information an die Rechnereinheit im Fahrzeug zu übertragen.
  5. System nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, die Rechnereinheit die Steuerung und Regelung eines Fahrerassistenzsystems durchführt
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WO2017071446A1 (zh) * 2015-10-26 2017-05-04 比亚迪股份有限公司 车辆的主动安全控制系统和方法
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