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Die Erfindung betrifft eine elektrohydraulische Fahrzeugbremsanlage gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Ansteuerung eines Antriebsmotors einer drehend angetriebenen, Bremsflüssigkeit als Druckmedium in einen Druckspeicher fördernden Pumpe einer elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlagegemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 4.
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Stand der Technik
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Die Schrift
DE 198 28 552 C1 offenbart ein Verfahren und ein Vorrichtung zur Ansteuerung einer Pumpe eines Bremssystems zum Fördern eines Druckmediums, bei dem die Bildung des Ansteuersignals, insbesondere des Einschaltsignals für die Pumpe, abhängig von wenigstens einer Bedingung ist. Die Bildung des Einschaltsignals der Pumpe ist abhängig von einer Druckgradientengröße, insbesondere von einem Speicherdruckgradienten. Dadurch ist einerseits eine Kompensation von Störungen, wie z. B. des Temperatureinflusses auf das Druckmedium, welcher sich in einem geringen Druckgradienten äußert, möglich und andererseits kann das starke Unterschreiten eines unteren Schwellwertes bei hoher Volumenbedarfsanforderung, also starken Druckabfall und damit großem Druckgradienten, verhindert werden.
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Die
US 6,095,620 offenbart eine Subroutine zur Modulation einer Spannungsversorgung zum Betreiben eines Pumpenmotors eines Anti-Blockier Systems für den Fall, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit unterhalb eines vorgegebenen Geschwindigkeitsschwellenwerts liegt.
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Die
DE 195 48 248 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Pumpe eines elektrohydraulischen Bremssystems. Hierbei wird die Hydraulikflüssigkeit aus einem Druckspeicher über Ventile in die Radbremszylinder eingesteuert, wobei der Druckspeicher mit einer Pumpe geladen wird. Die Pumpe wird leistungsgeregelt angesteuert.
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DE 101 12 131 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung einer Pumpe eines elektrohydraulischen Bremssystems, bei dem die Hydraulikflüssigkeit aus einem Druckspeicher über Ventilmittel in die Radbremszylinder eingesteuert wird. Dabei wird mit einer Pumpe Hydraulikflüssigkeit in den Druckspeicher gefördert, wodurch die Pumpe bedarfsgerecht angesteuert wird und die Ansteuerung abhängig vom Zustand des Druckspeichers und des Fahrzeugs ist.
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Aus der
DE 198 28 552 C1 der Anmelderin sind bereits eine Bremsanlage und ein Verfahren der eingangs genannten Art bekannt, bei denen zur Ansteuerung einer Förderpumpe zur Förderung eines Druckmediums in einen Druckspeicher der Bremsanlage ein Speicherdruck im Druckspeicher gemessen wird, von einer Steuereinheit aus dem gemessenen Speicherdruck ein Ist-Wert des Druckgradienten des Druckmediums im Druckspeicher berechnet wird, und die Förderpumpe eingeschaltet wird, wenn der gemessene Speicherdruck einen vorbestimmten Schwellenwert unterschreitet oder wenn der Ist-Wert des Druckgradienten kleiner als ein vorgebbarer Soll-Wert des Druckgradienten ist und gleichzeitig eine Volumenbedarfsanforderung vorliegt, bei der ein Radbremssolldruck eine Radbremssolldruckschwelle übersteigt.
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Es hat sich gezeigt, dass bei der Förderung eines flüssigen Druckmediums in elektrohydraulischen Fahrzeugbremsanlagen starke Schwankungen der Förderleistung der Förderpumpe, gewöhnlich einer Kolbenpumpe, auftreten können. Diese Schwankungen werden zum einen dadurch verursacht, dass sich die Viskosität der geförderten Bremsflüssigkeit in Abhängigkeit von ihrer Betriebstemperatur und damit auch von der Umgebungstemperatur stark verändert, zum Beispiel im Bereich zwischen minus 30°C und plus 120°C um einen Faktor von etwa 1000. Eine solche Viskositätsänderung wirkt sich insbesondere bei tiefen Temperaturen ungünstig auf den Füllgrad der Kolbenpumpe aus, was zu einer Verringerung der Förderleistung führt. Zum anderen können kleine Mengen Luft im Ansaugstrang der Kolbenpumpe ebenfalls zu einer Abnahme des Füllgrades und damit zu einer Verringerung der Förderleistung führen.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Bremsanlage mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen und das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 4 genannten Merkmalen bieten demgegenüber den Vorteil, dass der Druckgradient im Druckspeicher eine Aussage über die augenblickliche Förderleistung der Pumpe sowie über eine eventuelle Abweichung der Förderleistung von einer maximalen Förderleistung ermöglicht und dass sich durch eine im letzteren Fall vorgenommenen Veränderung der Drehzahl der Pumpe deren Förderleistung wieder maximieren lässt, so dass die Pumpe unabhängig von der Temperatur oder von geringen Luftmengen im Saugstrang stets mit maximaler Fördeleistung fördert.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuereinheit die Temperatur des Druckmediums bei der Drehzahleinstellung des Antriebsmotors berücksichtigt. Insbesondere hat sich gezeigt, dass bei tiefen Temperaturen infolge der hohen Viskosität der Bremsflüssigkeit der Füllgrad einer mit hoher Drehzahl angetriebenen Pumpe so gering werden kann, dass die Förderleistung der Pumpe unter einen Wert absinkt, der mit einer mit niedrigerer Drehzahl angetriebenen Pumpe erzielt werden kann. Aus diesem Grund wird die Drehzahl der Pumpe bei sehr niedrigen Temperaturen im Druckmedium und/oder in der Umgebung zweckmäßig unter die Nenndrehzahl abgesenkt, weil auf diese Weise im gleichen Zeitraum mehr Bremsflüssigkeit in den Druckspeicher gefördert werden kann.
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Erfindungsgemäß umfasst die Steuereinheit eine Vergleichsschaltung zum Vergleichen eines gemessenen Ist-Werts des Druckgradienten im Druckspeicher mit einem vorzugsweise druck- und/oder temperaturabhängigen Soll-Wert des Druckgradienten, Wenn der gemessene Ist-Wert des Druckgradienten von dem vorgegebenen Soll-Wert des Druckgradienten abweicht, bei dem die jeweilige Förderleistung der Pumpe maximal ist, wird die Drehzahl des Antriebsmotors der Pumpe von der Steuereinheit verändert, indem sie so weit abgesenkt oder erhöht wird, bis der Ist-Wert des Druckgradienten erneut dem gewünschten Soll-Wert entspricht. Dabei ist es grundsätzlich möglich, die Veränderung der Drehzahl (Absenkung oder Erhöhung) ausgehend vom jeweiligen Arbeitspunkt der Pumpe willkürlich vorzunehmen und die Auswirkungen auf den Ist-Wert des Druckgradienten zu ermitteln, d. h. ob sich dieser an den Soll-Wert annähert oder noch stärker von diesem abweicht, um den Druckgradienten anschließend durch eine gezielte Drehzahländerung in Richtung des Soll-Werts zu lenken. Alternativ oder zusätzlich kann bei der Entscheidung darüber, ob die Drehzahl zuerst abgesenkt oder erhöht werden soll, mit Erfahrungswerten gearbeitet werden, die zuvor für die jeweilige Bremsanlage über den gewünschten Bereich der Betriebstemperaturen sowie für verschiedene dynamische Veränderungen von eingeschlossenen Luftmengen im Saugstrang der Pumpe ermittelt worden sind.
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In bevorzugter Ausgestaltung ist der Soll-Wert des Druckgradienten derjenige Druckgradient, bei dem die Pumpe in Abhängigkeit von der Temperatur des Druckmediums mit maximaler Förderleistung fördert. Der Soll-Wert des Druckgradienten kann zum Beispiel aus einer Nachschlagetabelle oder aus einem Kennfeld entnommen werden.
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Die Veränderung der Drehzahl des Antriebsmotors erfolgt bevorzugt dadurch, dass die Steuereinheit eine auf den Antriebsmotor einwirkende Drehzahlregelelektronik umfasst, die im Falle einer Abweichung des gemessenen Ist-Werts des Druckgradienten vom jeweiligen Soll-Wert des Druckgradienten für eine Veränderung der Pumpendrehzahl sorgt, wie oben ausgeführt.
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Die Ermittlung des Ist-Werts des Druckgradienten im Druckspeicher erfolgt bevorzugt mit Hilfe eines Drucksensors, der den Speicherdruck im Druckspeicher misst und dessen Drucksignale in einer Auswerteschaltung der Steuereinheit ausgewertet werden, um durch Bildung des Verhältnisses von paarweise in kurzen Zeitabständen im Druckspeicher gemessenen Speicherdrücken den jeweiligen Ist-Wert des Druckgradienten zu bestimmen.
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Zeichnungen
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Die Erfindung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 ein vereinfachtes Blockschaubild eines Teils einer elektrohydraulischen Bremsanlage eines Kraftfahrzeugs.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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Die in der Zeichnung nur teilweise dargestellte elektrohydraulischen Bremsanlage 2 eines Kraftfahrzeugs umfasst eine Reihe von Radbremszylindern 4 (nur einer dargestellt), die über Einlass- und Rückschlagventile 6 bzw. 8 mit einem Druckspeicher 10 verbunden sind, in dem die von den Radbremszylindern 4 benötigte Bremsflüssigkeit unter Druck gespeichert ist. Der Druckspeicher 10 wird von einer Kolbenpumpe 12 gespeist, die Bremsflüssigkeit 14 aus einem Vorratsbehälter 16 saugt und in den Druckspeicher 10 fördert. Die Kolbenpumpe 12 wird von einem Gleichstrommotor 18 mit regelbarer Drehzahl angetrieben, der von einem Bordnetz 20 des Kraftfahrzeugs mit Strom versorgt wird, wenn ein im Stromkreis 22 des Motors 18 vorgesehener Magnetschalter 24 geschlossen wird. Der Magnetschalter 24 wird von einer Steuereinheit 26 aktiviert, die mit einem Drucksensor 28 zur Messung des Drucks P der Bremsflüssigkeit 14 im Druckspeicher 10 und mit einem Temperatursensor 30 zur Messung der Temperatur T der Bremsflüssigkeit 14 im Druckspeicher 10 verbunden ist. Die Steuereinheit 26 ist weiter mit einer Regelelektronik 32 des Pumpenantriebsmotors 18 verbunden, über die sich dessen Drehzahl gesteuert verändern lässt.
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Die Steuereinheit 26 enthält eine Auswerteschaltung 34 zur Ermittlung von Ist-Werten eines Druckgradienten P'(t) im Druckspeicher 10 aus zwei oder mehr zeitlich aufeinanderfolgenden, vom Drucksensor 28 gemessenen momentanen Ist-Drücken P(t)Ist sowie eine Vergleichsschaltung 36 zum Vergleich des jeweils von der Auswerteschaltung 34 ermittelten Ist-Werts des Druckgradienten P'(t)Ist mit einem Soll-Wert des Druckgradienten P'(t)Soll.
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Im Betrieb des Kraftfahrzeugs wird nach jedem Einschalten des Antriebsmotors 18 der Kolbenpumpe 12 der Drucksensor 28 im Druckspeicher 10 von der Steuereinheit 26 in vorbestimmten kurzen Zeitintervallen abgefragt, um den momentanen Ist-Druck P(t)Ist im Druckspeicher 10 festzustellen und in der Auswerteschaltung 34 aus zwei oder mehr zeitlich aufeinanderfolgenden Ist-Drücken P(t1)Ist und P(t2)Ist einen Ist-Wert des Druckgradienten P'(t)Ist im Druckspeicher 10 zu bilden, d. h. die jeweilige Steigung, mit welcher der Ist-Druck P(t)Ist im Druckspeicher 10 ansteigt, während die Kolbenpumpe 12 fördert.
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Dieser Ist-Wert des Druckgradienten P'(t)Ist wird anschließend in der Vergleichsschaltung 36 mit dem Soll-Wert des Druckgradienten P'(t)Soll verglichen, der dem steilsten Druckgradienten P'(t)Max während der Förderung durch die Kolbenpumpe 12 entspricht, d. h. demjenigen Druckgradienten, der bei maximaler Förderleistung der Pumpe 12 zu erwarten ist. Da der Druckgradient P'(t)Max sowohl vom jeweiligen Druck PIst im Druckspeicher als auch von der jeweiligen Ist-Temperatur TIst im Druckspeicher abhängig ist, wird der vom Drucksensor 28 bzw. vom Temperatursensor 30 an die Steuereinheit 26 übermittelte Druck- bzw. Temperaturwert PIst bzw. TIst bei der Festlegung des richtigen Soll-Werts des Druckgradienten P'(t)Soll berücksichtigt. Mit anderen Worten wird der zum jeweiligen Druck- bzw. Temperaturwert PIst, TIst zugehörige Soll-Wert des Druckgradienten P'(t)Soll aus einer Tabelle oder einem Kennfeld ausgelesen. Außerdem können gegebenenfalls auch noch andere Parameter berücksichtigt werden, wie zum Beispiel ein durch eine hohe Betriebslebensdauer der Pumpe 12 verursachter und zu einer Verringerung des Soll-Werts des Druckgradienten P'(t)Soll führender Verschleiß der Kolbenpumpe 12.
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Wenn der von der Auswerteschaltung 34 aus zeitlich aufeinanderfolgenden Speicherdrücken P(t1)Ist und P(t2)Ist ermittelte Ist-Wert des Druckgradienten P'(t)Ist dem Soll-Wert des Druckgradienten P'(t)Soll entspricht, wie oben festgelegt, wird der Antriebsmotor 18 der Pumpe 12 mit seiner Nenndrehzahl DN angetrieben.
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Wenn hingegen der Ist-Wert des Druckgradienten P'(t)Ist kleiner ist als der zu erwartende Soll-Wert des Druckgradienten P'(t)Soll, zeigt dies, dass die Pumpe 12 nicht mit ihrer maximalen Förderleistung fördert. Der Grund für eine geringere Förderleistung liegt zumeist darin, dass der Füllgrad der Kolbenpumpe 12 kleiner als der Nennwert ist, was gewöhnlich sowohl durch tiefe Umgebungstemperaturen und eine dadurch hervorgerufene Erhöhung der Viskosität der Bremsflüssigkeit 14 als auch durch geringe Luftmengen im Saugstrang der Kolbenpumpe 12 verursacht werden kann. Um die jeweilige Ursache zu ermitteln, wird von der Steuereinheit 26 zuerst die Temperatur TIst der Bremsflüssigkeit 14 im Druckspeicher 10 am Sensor 30 abgefragt. Wenn die Temperatur TIst sehr niedrig ist, wird auf eine viskositätsbedingte Herabsetzung des Füllgrades und der Förderleistung geschlossen, woraufhin als Gegenmaßnahme von der Steuereinheit 26 die Nenndrehzahl DN des Antriebsmotors 18 in Abhängigkeit von der Temperatur TI auf D1 reduziert wird, zum Beispiel von DN = 3000 U/min auf D1 = 2800 U/min. Der Grund für diese Drehzahlreduzierung besteht darin, dass sich gezeigt hat, dass bei tiefen Temperaturen mit einer niedrigeren Drehzahl der Förderpumpe 12 eine insgesamt höhere Förderleistung erzielt werden kann.
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Wenn bei der zuerst eingestellten geringeren Drehzahl D1 P'(t)Ist = P'(t)Soll ist, wird D1 beibehalten. Wenn jedoch P'(t)Ist noch immer von P'(t)Soll abweicht, wird die Drehzahl D ausgehend von D1 entweder weiter reduziert oder aber etwas erhöht, um im Anschluss daran festzustellen, welche Auswirkung diese zweite Drehzahländerung auf den Ist-Wert des Druckgradienten P'(t)Ist hat und ob die Drehzahl D ggf. weiter in derselben Richtung oder in der entgegengesetzten Richtung verändert werden sollte, um eine stärkere Annäherung von P'(t)Ist an P'(t)Soll zu erhalten.
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Ähnlich wird auch vorgegangen, wenn die Temperatur TIst nicht unter dem Gefrierpunkt liegt und somit auf das Vorhandensein von Luft in der Saugleitung der Kolbenpumpe 12 als Ursache für die Abweichung von P'(t)Ist von P'(t)Soll geschlossen wird. Auch in diesem Fall wird die Nenndrehzahl DN der Pumpe 12 wahlweise entweder erhöht oder reduziert und im Anschluss daran festgestellt, welche Auswirkung diese Erhöhung bzw. Reduzierung der Drehzahl DN auf den Ist-Wert des Druckgradienten P'(t)Ist hat. Wenn danach P'(t)Ist = P'(t)Soll, wird die geänderte Drehzahl beibehalten, während sie weiter in der gleichen Richtung verändert wird, wenn sich P'(t)Ist an P'(t)Soll annähert, bzw. in der entgegengesetzten Richtung verändert wird, wenn sich infolge der Änderung P'(t)Ist noch weiter als zuvor von P'(t)Soll entfernt.
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Die Wahl der Richtung der ersten Drehzahländerung, d. h. Erhöhung oder Reduzierung, kann durch Erfahrungswerte vorgegeben werden, die man zum Beispiel für ähnliche Druckgradientenverläufe an gleichartigen Bremsanlagen ermittelt hat.
