DE102008036216A1

DE102008036216A1 - Druckregelverfahren für Kraftfahrzeugbrems- und Abstandsregelungssysteme

Info

Publication number: DE102008036216A1
Application number: DE102008036216A
Authority: DE
Inventors: Robert Schmidt; Joachim Bohn; Michael Hitzel
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2008-08-02
Filing date: 2008-08-02
Publication date: 2010-02-04
Anticipated expiration: 2028-08-03
Also published as: DE102008036216B4

Abstract

Verfahren, bei dem eine Druckregelung in Kraftfahrzeugbremssystemen durchgeführt wird, wobei das Bremssystem durch eine Ansteuerelektronik mit Strom beaufschlagbare Solenoidventile zur Druckregelung besitzt, welche zumindest ein Radbremskreis-Trennventil, zumindest ein Radbremsdruck-Einlassventil und zumindest ein Radbremsdruck-Auslassventil umfassen, bei dem weiterhin in Abhängigkeit einer Druckanforderung durch ein Druckaufbauaggregat, das einen Volumenstrom mit periodisch schwankender Amplitude am Ausgang des Aggregats erzeugt, ein aktiver Druckaufbau durchgeführt wird und das Radbremskreis-Trennventil dabei dosiert einen Teil des Fördervolumens aus dem zugeordneten Radbremskreis in ein Nachbarvolumen ablässt, wenn der durch das Aggregat aufgebaute Druck höher ist, als der einzustellende Druck, und bei dem außerdem der elektrische Spulenstrom für die Betätigung des Trennventils periodisch moduliert wird, wobei die Periode der Modulation einer Hauptperiode der durch das Aggregat hervorgerufene Volumen- oder Druckschwankung entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß Oberbegriff von Anspruch 1, dessen Verwendung sowie eine elektrohydraulische Druckregelvorrichtung.
Aus der DE 10 2007 032 949 geht ein elektronisches Bremsdruckregelaggregat mit analog ansteuerbaren Sitzventilen hervor (sogenannte A/D-Ventile). Entsprechend der Bauart von Solenoidventilen wird zum Öffnen und Schließen des Ventils ein elektrischer Ventilstrom durch eine elektrische Magnetspule geleitet, welche magnetisch den sogenannten Ventilstößel betätigt, der den hydraulischen Volumenstrom einstellt. Diese Ventile werden zunehmend als Einlassventile oder Trennventile innerhalb einer Raddruckregelung eingesetzt. Das Bremsdruckregelaggregat umfasst für einen aktiven Druckaufbau (eigenständiger Druckaufbau ohne Bremsbetätigung durch den Fahrer) ein Druckaufbauaggregat, welches von einem Elektromotor angetrieben wird. Der mechanische Aufbau des Druckaufbauaggregats entspricht dem einer Exzenterkolbenpumpe. Diese Art von Pumpen können zwei oder mehrere Kolben umfassen. Besonders bei der Einregelung von kleinen Radbremsdrücken hat sich gezeigt, dass besonders bei Pumpen mit einer geringen Zahl von Kolben Schwankungen des geförderten Druckvolumens am Ausgang der Pumpe auftreten können, welche eine hinreichend genaue Druckeinstellung durch die elektro nische Ventilregelung erschweren. Dies ist besonders bei Abstandsregelungen (ACC) störend, da bereits verhältnismäßig kleine Druckschwankungen vom Fahrer wahrgenommen werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem der von der Pumpe erzeugte Volumenstrom geglättet werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das Verfahren gemäß Anspruch 1.
Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung wird eine Druckregelung in Kraftfahrzeugbremssystemen durchgeführt. Dabei umfasst das Bremssystem zur Druckregelung durch eine Ansteuerelektronik mit Strom beaufschlagbare Solenoidventile, welche zumindest ein Radbremskreis-Trennventil, zumindest ein Radbremsdruck-Einlassventil und zumindest ein Radbremsdruck-Auslassventil umfassen. In Abhängigkeit einer Druckanforderung durch ein Druckaufbauaggregat (z. B. Pumpe), das einen Volumenstrom mit periodisch schwankender Amplitude am Ausgang des Aggregats erzeugt, wird ein aktiver Druckaufbau durchgeführt. Das Radbremskreis-Trennventil erfüllt dabei eine Druckbegrenzungsfunktion für den zugeordneten Radbremskreis in der Weise, dass überschüssiges Volumen im Bremskreis durch das sich im Regelmodus befindende Ventil dosiert in ein benachbartes Volumen abgelassen wird. Der Druck im Bremskreis wird also durch die Pumpenleistung in Verbindung mit dem Maß des Volumenabflusses am Trennventil bestimmt.
Nach der Erfindung wird der elektrische Spulenstrom für die Betätigung des Trennventils periodisch moduliert, wobei die Periode der Modulation einer Hauptperiode der durch das Aggregat hervorgerufenen Volumen- oder Druckschwankung entspricht. Die durch die Pumpe erzeugten Schwankungen im Fördervorlumen können durch diese Maßnahme stark reduziert bzw. sogar nahezu vollständig unterdrückt werden, ohne dass mechanische Mittel, wie zum Beispiel Kaskadenblenden im Bereich des Pumpenausgangs vorhanden sein müssen.
Nach dem Verfahren bevorzugt wird eine Bestimmung der Periode der Modulation durch ein am Druckaufbauaggregat angeordnetes Lageerkennungsmittel herbeigeführt. Das Lagererkennungsmittel ist beispielsweise ein Weg- oder Winkelsensor, welcher mit einem beweglichen Teil des Druckaufbauaggregats verbunden ist. Bevorzugt wird entsprechend der Position des Exzenters oder des Kolbens der Pumpe oder der Phasenlage (Winkellage) eines mit der Pumpe verbundenen Motorankers eine geeignete Modulation des Trennventilstroms mit einer Kurve durchgeführt, deren Form in Abhängigkeit der gewünschten Korrekturqualität und den schaltungstechnischen Möglichkeiten geeignet gewählt werden muss. Der Verlauf der Kurve und deren Einfluss auf die Beseitigung der Volumenstromschwankungen lässt sich dabei ohne weiteres experimentell ermitteln. Es ist zweckmäßig, dass der theoretisch optimale Verlauf der Kurve zur einfacheren elektrischen Umsetzung vereinfacht wird. Bevorzugt handelt es sich bei der Kurve für die Strommodulation daher um eine Rechteck-, Dreiecks- oder Sinuskurve. Die Winkellage des Druckaufbauaggregats oder des das Aggregat ansteuernden Motors kann beispielsweise nach dem in der DE 10 2008 018 818 beschriebenen Verfahren erfolgen.
Gemäß einer alternativ bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die Periode für die Druckmodulation nicht mit einem Lageerkennungsmittel am Aggregat, sondern aus der Ansteuerelektronik für den Trennventilstrom, also über den Druckverlauf direkt oder durch Auswertung eines sonstigen druckabhängigen Signals (z. B. Drucksensor) abgeleitet. Der magnetische Fluss im Bereich des Ansteuermagnetfelds des zur Beobachtung der Fluktuationen herangezogenen Fluidventils lässt Rückschlüsse auf die Pumpenfluktuationen zu, da diese über die Fluid-Verbindungsleitungen auf den Stößel des Ventils einwirken. Bevorzugt wird die hervorgerufene Flussänderung über das Induktionssignal mittels einer Stromschleife im Magnetkreis des Fluidventils bestimmt. Das zur Druckbestimmung herangezogene Fluidventil steht insbesondere in hydraulischer Verbindung mit der Ausgangsseite der Pumpe. Die Auswertung des Induktionssignals lässt einen Rückschluss auf die Periode der Druckfluktuationen zu, da die Periode des Induktionssignals im wesentlichen mit der Periode der Druckfluktuationen übereinstimmt.
Zusätzlich zu den oben beschriebenen Maßnahmen kann zweckmäßigerweise die Pumpenleistung zur Optimierung der Regelung zusätzlich geeignet eingestellt oder mit einem Regler eingeregelt werden. Besonders bevorzugt wird hierzu, wie in der DE 10 2008 018 818 beschrieben, der Motorstrom während des Motorumlaufs in geeigneter Weise moduliert.
Wie bereits weiter oben beschrieben, ändert sich bei einer durch eine periodische oder auch nicht periodische Druckänderung am zur Messung des Drucks herangezogenen Magnetventils (Differenzdruckänderung) hervorgerufenen Stößelbewegung das Magnetfeld, genauer gesagt, der magnetische Fluss, im Bereich der Ventilspule. Diese Änderung lässt sich gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform mit einer Stromschleife im Bereich des Spulenmagnetfelds oder direkt über die Ansteuerspule bestimmen. Beim sogenannten TPM-Verfahren wird bevorzugt durch die Ansteuerelektronik die Position des Ventilstößels oder die Stößelkraft mittels einer Regelung auf einen bestimmten Sollwert eingestellt. Als Istgröße wird dabei insbesondere ein im Bereich der Ventilspule aufgenommenes Induktionssignal der Stromschleife herangezogen. Eine Auswertung der Stößelreaktion ist besonders empfindlich dann möglich, wenn sich der Stößel im oder in der Nähe eines Kräftegleichgewichts zwischen Magnetkraft (abzüglich oder zuzüglich der Federkraft) und hydraulischer Kraft befindet. Liegen die Kräfte weit auseinander, kann der Stößel nicht bzw. nicht ausreichend empfindlich auf eine Druckänderung reagieren. Es kann nun sein, dass der Stößel auf eine Druckänderung am Ventil nur minimal reagiert, ohne dass sich die Stößelposition merklich ändert. Allerdings kann die TPM-Regelungselektronik den Ventilstrom nach einer bevorzugten Ausführungsform so weit nachführen, dass die vorgegebene Stößelstellung nicht verändert wird. In diesem Fall ändern sich nur die Kräfteverhältnisse am Ventil (auf Grund einer höheren Druckdifferenz wird ein größerer Ventilstrom eingestellt). Die Druckpulsationen sind in diesem Fall nur an einer in der Regelung verarbeiteten Stellgröße oder an den Istwertänderungen feststellbar. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Flussänderung daher über Änderungen der Stellgrößen oder der Istgrößen innerhalb der TPM-Regelung bestimmt.
Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung des vorstehend beschriebenen Verfahrens in Kraftfahrzeugbremsenrege lungssystemen, wie Abstandsregelung (ACC), Antriebsschlupfregelung (ASR, TCS) oder elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)
Weitere bevorzugte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand von Figuren.
Es zeigen
1 eine schematische Darstellung einer Bremsvorrichtung für ABS-, TCS, ACC- und ESP-Regelvorgänge und
2 Druck- und Ventilstromverläufe, die den Einfluss der Trennventilstrommodulation verdeutlichen.
In 1 ist Tandemhauptzylinder 5 mit Hydraulikeinheit 6 (HCU) eines elektronischen Kraftfahrzeugbremssystems verbunden. Elektronikeinheit 7 (ECU) umfasst ein Mikroprozessor/controllersystem, mit dem die im Ventilblock enthaltenen Aktuatoren und Sensoren elektronisch gesteuert bzw. ausgemessen werden können. Hydraulikeinheit 6 ist in zwei Bremskreise I und II aufgeteilt. Ferner umfasst jeder der Bremskreise je zwei Raddruckkreise (A, B bzw. C, D) mit jeweils einem Einlass- 3 bzw. 3' und einem Auslassventil 4 bzw. 4'. Die Elektronik der ECU 7 umfasst einen mehrkanaligen Stromregler, welcher eine unabhängige Regelung der Ströme durch die Spulen der Trennventile 2, 2' und der Einlassventile 3, 3' erlaubt. Bezugszeichen 8 bzw. 8' bezeichnen stromlos geschlossene elektronische Umschaltventile. In der zu Hauptzylinder 5 führenden Hydraulikleitung 8 befindet sich ein Eingangsdrucksensor 9. Das dargestellte Bremssystem umfasst in den Raddruckkreisen selbst keine weiteren Drucksensoren. Motor-Pumpenaggregat 1 bzw. 1' dient dem aktiven Druckaufbau bei ACC-, TCS- und ESP-Regelungen sowie zur Rückförderung des an den Auslassventilen ausgetretenen Druckmittels, welches sich in Niederdruckspeicher 16 bzw. 16' befindet. Wenn Pumpe 1 angeschaltet ist, fördert diese Druckvolumen in Richtung von Leitung 13, so dass sich der Vordruck erhöht. Auf Grund des zweizylindrigen Aufbaus der Pumpe pulsiert der der Strom des geförderten Volumens (Hydraulikflüssigkeit) am Ausgang der Pumpe in einem vom Aufbau der hydraulischen Komponenten abhängigen Druckbereich.
Während einer Abstandsregelung (ACC) wird Pumpe 1 entsprechend der gewünschten Förderleistung und dem einzustellenden Druck mit einem vorgegebenen PWM-Strom angesteuert. Trennventil 2 wird als A/D-Ventil im Überstrommodus betrieben, so dass der Druck im Radbremskreis des entsprechenden Trennventils für den gesamten Kreis eingeregelt werden kann. Dabei wird der Ventilstößel von der in der ECU 7 integrierten elektronischen Regelschaltung in einer geeigneten Zwischenstellung gehalten.
Das Diagramm in Teilbild a) von 2 zeigt den Druck- und Ventilstromverlauf ohne die erfindungsgemäße Ventilstrommodulation. Den zeitlichen Verlauf des Raddrucks zeigt Kurve 20. Der Modulationsstrom mit dem das Trennventil 2 beaufschlagt wird, ist durch Kurve 21 dargestellt.
In Teilbild b) von 2 ist der Druck- und Stromverlauf bei Modulation des Trennventilstroms gezeigt. Den Kurvenverlauf des Trennventilsstroms gibt Kurve 21' an. Kurve 20' zeigt den zeitlichen Verlauf des Raddrucks mit Trennventil modulation. Gegenüber Druckkurve 20 in Teilbild a) sind die Druckschwankungen deutlich verringert.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102007032949 [0002]
- DE 102008018818 [0007, 0009]

Claims

Verfahren, bei dem eine Druckregelung in Kraftfahrzeugbremssystemen durchgeführt wird, wobei das Bremssystem durch eine Ansteuerelektronik mit Strom beaufschlagbare Solenoidventile zur Druckregelung besitzt, welche zumindest ein Radbremskreis-Trennventil, zumindest ein Radbremsdruck-Einlassventil und zumindest ein Radbremsdruck-Auslassventil umfassen, bei dem weiterhin in Abhängigkeit einer Druckanforderung durch ein Druckaufbauaggregat, das einen Volumenstrom mit periodisch schwankender Amplitude am Ausgang des Aggregats erzeugt, ein aktiver Druckaufbau durchgeführt wird und das Radbremskreis-Trennventil dabei dosiert einen Teil des Fördervolumens aus dem zugeordneten Radbremskreis in ein Nachbarvolumen ablässt, wenn der durch das Aggregat aufgebaute Druck höher ist, als der einzustellende Druck, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Spulenstrom für die Betätigung des Trennventils periodisch moduliert wird, wobei die Periode der Modulation einer Hauptperiode der durch das Aggregat hervorgerufenen Volumen- oder Druckschwankung entspricht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufbauaggregat ein Lageerkennungsmittel umfasst, mit dem die Periode für die Modulation ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Periode für die Druckmodulation aus der Ansteuerelektronik für den Trennventilstrom abgeleitet wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Auswertung der Stößelstellung des Trennventils vorgenommen und die Änderung des magnetischen Flusses über das Induktionssignal einer Stromschleife im Magnetkreis des Trennventils bestimmt wird und zur Bestimmung der Bewegungshäufigkeit die Signalschwingungen des Induktionssignals analysiert werden.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansteuerstrom des Trennventils mittels eines Stromreglers eingeregelt wird.
Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorstrom eines das Druckaufbauaggregat ansteuernden Elektromotors während des Motorumlaufs in geeigneter Weise moduliert wird.
Elektrohydraulische Druckregelvorrichtung mit der das Verfahren gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckaufbauaggregat eine Exzenterpumpe ist, insbesondere eine solche vom Zweikolbentyp.
Verwendung des Verfahrens nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7 in Kraftfahrzeugbremsenregelungssyste men, wie Abstandsregelung (ACC), Antriebsschlupfregelung (ASR, TCS) oder elektronisches Stabilitätsprogramm (ESP)