DE10232363A1

DE10232363A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz repräsentierenden Größe

Info

Publication number: DE10232363A1
Application number: DE10232363A
Authority: DE
Inventors: Juergen Breitenbacher; Rainer Heinsohn; Andreas Klug; Peter Zeiner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-02-27
Filing date: 2002-07-17
Publication date: 2003-09-04
Anticipated expiration: 2022-07-18
Also published as: DE10232363B4; JP2010100287A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz repräsentierenden Größe, DOLLAR A - bei dem an das Ventil ein derart gestaltetes Ansteuersignal angelegt wird, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden und DOLLAR A - bei dem aus der Kenntnis des Ansteuersignals die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz ermittelt wird.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz repräsentierenden Größe.

Aus der DE 195 25 538 A1 sind eine Steuerungsvorrichtung und ein Steuerungsverfahren für ein Fahrzeug mit Antiblockiersystem bekannt, bei denen die Pulsation des Bremsdrucks, die durch die Betätigung des Einlassventils erzeugt wird, minimiert wird sowie Lärm und Schwingungen beseitigt werden. Weiter wird die Ansprechempfindlichkeit des Bremspedals verbessert. Bei der Steuervorrichtung und dem Steuerverfahren hat die Signalform, die die Einlassventile öffnet und schließt, eine sanft ansteigende und abfallende Neigung und öffnet die Bremsleitungen nicht vollständig, so dass die Pulsation des Bremsdrucks unterdrückt wird. Bei dieser Steuerungsvorrichtung wird das Einlassventil zur Minimierung der Pulsation des Bremsdrucks nicht vollständig geöffnet.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallenden hydraulische Druck repräsentierenden Größe, bei dem an das Ventil ein derart gestaltetes Ansteuersignal angelegt wird, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden. Aus der Kenntnis des Ansteuersignals wird die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz ermittelt. Die Ermittlung der am Ventil abfallenden Druckdifferenz bzw. des am Ventil abfallenden Drucks steht damit vorteilhafterweise für die weitere Regelung bzw. Steuerung des Ventils zur Verfügung. Damit handelt es sich bei der Ansteuerung um eine "informationsgewinnende Ansteuerung" bzw. eine Zusatzinformationen liefernde Ansteuerung.

Der Vorteil besteht weiterhin darin, dass in die Ermittlung der Druckdifferenz der Wert des Ansteuersignale eingeht. Der Wert des Ansteuersignals ist im allgemeinen eine bekannte Größe und kann (beispielsweise im Falle eines Ansteuerstroms) mit hoher Genauigkeit und geringem Aufwand ermittelt werden. Die Unterdrückung der abrupten Änderungen des Bremsdrucks bedeutet beispielsweise, dass sich der Bremsdruck zeitlich so langsam ändert, dass das Ventil sich stets in einem eingeschwungenen Zustand befindet.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz und dem Wert des Ansteuersignals eine Ventileigenschaft ist. Damit kann die Druckdifferenz auf eine besonders einfache Weise ermittelt werden. Zudem bietet sich hier die Möglichkeit, bereits bei der Auswahl der Ventile auf deren konstruktive Eigenschaften zu achten und diejenigen Ventile mit dem für den jeweiligen Anwendungszweck am besten geeigneten Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz und dem Wert des Ansteuersignals zu wählen.

Vorteilhafterweise wird die Druckdifferenz aus einer für das Ventil vorgegebenen Kennlinie ermittelt.

Ein vorteilhafter Einsatzbereich liegt vor, wenn es sich bei dem Ventil um das Einlassventil eines Bremskreises handelt. Dadurch bietet sich die Möglichkeit einer vorteilhaften Steuerung des Druckaufbaus im Radbremszylinder.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist das Ansteuersignal so gestaltet ist, dass das Ventil stets in einem nahezu stationären Betriebszustand betrieben wird. Dadurch wird eine "sanfte" Ventilansteuerung ermöglicht.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Ansteuersignals im wesentlichen rampenförmig verringert wird. Eine rampenförmige Verringerung des Ausgangssignals läßt sich mit einfachen Mitteln erzeugen.

In einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei dem Ansteuersignal um den Ventilstrom, d. h. um den durch die Spule des Ventils fließenden Strom.

Alternativ dazu kann es sich bei dem Ansteuersignal um die Ventilspannung handeln, d. h. um die am Ventil anliegende elektrische Spannung.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz repräsentierenden Größe enthält

- Ansteuerungsmittel, deren Ansteuersignale für so gestaltet sind, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden und
- Ermittlungsmittel, welche aus der Kenntnis des Ansteuersignals die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz ermitteln.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen 1 bis 4 dargestellt.
Fig. 1 zeigt eine Radbremse sowie ein Einlassventil in Form eines hydraulischen Schaltbildes.
Fig. 2 zeigt eine getaktete Ansteuerung des Einlassventils.
Fig. 3 zeigt die erfindungsgemäße Ansteuerung des Einlassventils.
Fig. 4 zeigt den prinzipiellen Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Ausführungsbeispiele

Ein hydraulisches Bremssystem ist beispielsweise aus der DE 197 12 889 A1 (diese entspricht der US 6,273,525 B1) bekannt.
Einen Ausschnitt aus dem in diesen Dokumenten dargestellten Hydraulikkreis zeigt Fig. 1 des vorliegenden Dokuments. Dabei kennzeichnet Block 100 das Einlassventil, Block 102 kennzeichnet die Radbremse, Δp kennzeichnet den entlang des Einlassventils abfallenden Druck. Beim Einlassventil handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein Druckdifferenzregelventil bzw. ein lineares Magnetventil (LMV). Dieses hat die Eigenschaft, dass der Spulenstrom durch das Einlassventil im wesentlichen proportional zur Druckdifferenz Δp ist, welcher entlang des Einlassventils abfällt. Dabei hat das Einlassventil die beiden folgenden Grenzzustände:

- bei einem kleinen Spulenstrom ist es geöffnet und damit Δp = 0.
- Bei einem großen Spulenstrom ist es geschlossen und es findet kein Durchfluss von Bremsflüssigkeit bzw. des Bremsmediums statt.

Druckregelnde Einlassventile lassen sich durch zwei wesentliche Eigenschaften charakterisieren:

1. einen statischen Zusammenhang zwischen der Ventilbestromung und der eingeregelten Druckdifferenz (i-Δp-Kennlinie) und
2. ein dynamisches Einschwingverhalten. Dies lässt sich durch ein Verzögerungsglied erster Ordnung recht gut beschreiben, wobei die Zeitkonstante eine Funktion des angeschlossenen hydraulischen Volumens ist.

Eine getaktete Betriebsweise eines solchen Ventils ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei ist in Abszissenrichtung die Zeit t und in Ordinatenrichtung der Strom z(t) durch die Ventilspule dargestellt. Der Strom i(t) wechselt dabei zwischen einem kleinen und einem großen Wert, entsprechend wechselt das Einlassventil zwischen den Zuständen "offen" und "geschlossen" mit negativen Folgen wie Schaltgeräuschen und hoher mechanischer Ventilbelastung.
Die charakteristische i-Δp-Kennlinie eines Einlassventils ist in Fig. 3 dargestellt. Darin ist entlang der Abszisse der Strom i durch die Spule des Einlassventils und entlan g der Ordinate die Druckdifferenz Δp, auf welche sich das Einlassuentil einregelt, dargestellt. Bei kleinen Strömen 0 < i < i1 ist das Ventil offen und damit Δp = 0. Zwischen i1 und i2 wächst Δp näherungsweise linear an. Beim Strom i2 ist die durch das Einlassventil maximal regelbare Druckdifferenz Δp erreicht.
Das erfindungsgemäße Befüllen des Radbremszylinders mit dem Bremsmedium und damit die Erzeugung von Bremsdruck wird nun anhand von Fig. 3 erklärt.

- Zunächst sei das Einlassventil geschlossen und es liege der Druck p0 zwischen der Zuführung zum Einlassventil und dem Radbremszylinder an.
- Dabei fliesse beispielsweise ein Strom i > i2.
- Nun soll der Druck im Radbremszylinder erhöht werden.
- Dazu wird der Strom ausgehend von i2 rampenförmig verringert. In Fig. 3 bewegt sich der Zustand dann entlang der strichlierten Linie nach links.
- Es fällt solange die Druckdifferenz Δp entlang des Ein- lassventils ab, bis derjenige Stromwert erreicht ist, bei dem die strichlierte Linie die durchgezogen eingezeichnete Kennlinie des Einlassventils schneidet.
- Nun bewegt sich der Zustand des Einlassventils entlang der Kennlinie auf den Punkt Δp = 0 zu. Dabei muß dieser Punkt nicht zwangsläufig erreicht werden.
- Dabei öffnet das Einlassventil und der Druck im Radbremszylinder wächst kontinuierlich an.

Dieser Öffnungsvorgang kann beispielsweise durch eine zeitlich linear abfallende Stromrampe erreicht werden.
Die Bewegung des Zustandes des Ventils entlang der Kennlinie bedeutet, dass das Einlassventil während des Druckaufbaus im Radbremszylinders ausschließlich im statisch eingeschwungenen Zustand betrieben wird. Eine solche Betriebsweise ist in dei Physik auch unter dem Stichwort "adiabatisch" bekannt. Der Öffnungsvorgang durchläuft eine Sequenz von statischen Zuständen.
Hierbei ist es unerheblich, ob die Ventilbestromung durch Stromvorgabe oder Spannungsvorgabe entweder kontinuierlich oder durch Puls/Pause-Ansteuerung erfolgt.
Die Puls-Pause-Ansteuerung sollte dabei jedoch so hochfrequent sein, dass das Druckdifferenzregelventil den hochfrequenten Schaltvorgängen nicht folgen kann, sondern lediglich dem Mittelwert der Puls-Pause-Ansteuerung folgt. Hierbei wird die physikalische Eigenschaft ausgenutzt, dass sich der Spulenstrom nicht sprungartig verändern kann.
Die vorliegende Erfindung hat den Zusatzvorteil eines verbesserten Schaltverhalten neben dem Hauptvorteil, dass über die i-Δp-Kennlinie zusätzlich bei bekanntem Strom auch die Druckdifferenz Δp bekannt ist.
Diese Zusatzinformation Δp steht damit auch für ABS/ESP/ASR- Regelung als weiterer ermittelter Parameter Verfügung und erlaubt eine umfassendere und präzisere Regelung.
Zudem sorgt die vorliegende Erfindung

- für die Elimination von Schaltgeräuschen der Einlassventile,
- eine verbesserte Pedalrückwirkung beim Druckaufbau,
- eine homogenere ABS-Regelung durch konstante Druckgradienten und
- eine Reduktion der Ventilbelastung.

Der prinzipielle Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist in Fig. 4 dargestellt. Dabei kennzeichnet Block 400 ein Steuergerät, welches unter anderem das Ventil 403 ansteuert. Dabei kann es sich beispielsweise um das Einlassventil zu einem Radbremszylinder handeln. Die von Block 400 an Block 401 übergebenen Signale sind mit 401 gekennzeichnet. Dabei handelt es sich beispielsweise um den Spulenstrom des Ventils. Die erfindungsgemäße Ansteuerung bietet den Vorteil, dass mit dem Spulenstrom weitere mit dem Ventil zusammenhängende Größen bekannt sind. Dies kann beispielsweise die am Ventil abfallende Druckdifferenz, welche sich infolge des Stromes einstellt, sein. Diese Kenntnis weiterer Größen wird durch den Pfeil 402 dargestellt. Durch Ausnutzung dieser Zusatzinformation bietet sich die Möglichkeit einer besseren und präziseren Ansteuerung der Ventile beispielsweise in einem ABS-System oder in einem Fahrdynamikregelungssystem.
Block 400 enthält unter anderem

- Ansteuerungsmittel 404, deren Ansteuersignale für wenigstens ein Ventil so gestaltet sind, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden und
- Ermittlungsmittel 405, welche aus der Kenntnis des Ansteuersignals die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz ermitteln.

Claims

1. Verfahren zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) repräsentierenden Größe,
bei dem an das Ventil ein derart gestaltetes Ansteuersignal (i) angelegt wird, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden und
bei dem aus der Kenntnis des Ansteuersignals (i) die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) ermittelt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusammenhang zwischen der Druckdifferenz (Δp) und dem Wert des Ansteuersignals (i) eine Ventileigenschaft ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckdifferenz (Δp) aus einer für das Ventil vorgegebenen Kennlinie ermittelt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ventil um das Einlassventil einer Radbremse handelt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansteuersignal so gestaltet ist, dass das Ventil stets in einem nahezu stationären Betriebszustand betrieben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert des Ansteuersignals (i) im wesentlichen rampenförmig verringert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ansteuersignal um den durch die Spule des Ventils fließenden Strom (i) handelt.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Ansteuersignal um die am Ventil anliegende Ventilspannung handelt.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der am Ventil abfallenden hydraulischen Druckdifferenz (Δp) um die Differenz des Drucks der Bremsflüssigkeit zwischen dem Eingang des Ventils und dem Ausgang des Ventils handelt.

10. Vorrichtung zur Ermittlung einer die an einem Ventil eines Bremskreises abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) repräsentierenden Größe,
welche Ansteuerungsmittel enthält, deren Ansteuersignale (i) für wenigstens ein Ventil so gestaltet sind, dass abrupte Änderungen des Bremsdrucks unterdrückt werden und
welche Ermittlungsmittel enthält, welche aus der Kenntnis des Ansteuersignals die am Ventil abfallende hydraulische Druckdifferenz (Δp) ermitteln.