DE112014005788T5

DE112014005788T5 - Bremssystem

Info

Publication number: DE112014005788T5
Application number: DE112014005788.6T
Authority: DE
Inventors: Cédric Pinard
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2013-12-20
Filing date: 2014-11-12
Publication date: 2016-09-15
Also published as: CN105813908A; WO2015090740A1; FR3015403A1; CN105813908B; FR3015403B1

Abstract

Bremssystem, umfassend einen Hauptzylinder, der auf die Radbremsen Bremsflüssigkeit unter Druck durch eine Bremskraftsteuerungsvorrichtung (3) der einzelnen Räder aufträgt, wobei die Vorrichtung (3) durch eine Steuereinheit (10) verwaltet wird, die Signale si von verschiedenen Sensoren empfängt, die den Betrieb des Bremssystems, die Reaktionen und die Bremsanforderung des Fahrers überwachen. Dieses Bremssystem ist dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungseinheit (3) auf die Radbremsen (FR1–FR4) einen Druck ausübt, der gleich dem Druck (Pmc) am Ausgang des Hauptzylinders (1) abzüglich eines Korrekturterms ΔP ist, der durch die zentrale Steuereinheit (10) bestimmt und durch die folgende Formel gegeben ist: ΔP = υM·Q + N·Q2, wobei υ die Viskosität der Bremsflüssigkeit ist, Q der Durchsatz ist, der den Radbremsen (FR1–FR4) durch den Hauptzylinder (1) bereitgestellt wird, M und N Konstante sind, die den physischen Eigenschaften des Bremskreises zwischen dem Ausgang des Hauptzylinders (1) und den Radbremsen (FR1–FR4) eigen sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem, umfassend einen Hauptzylinder, der auf die Radbremsen Bremsflüssigkeit unter Druck durch eine Bremskraftsteuerungsvorrichtung der einzelnen Räder aufträgt, wobei die Vorrichtung durch eine Steuereinheit verwaltet wird, die Signale si von verschiedenen Sensoren empfängt, die den Betrieb des Bremssystems, die Reaktionen und die Bremsanforderung des Fahrers überwachen.
Stand der Technik
Derzeit steuert in den Bremskraftverstärkern eine Regulierungsvorrichtung wie beispielsweise ein Bremsassistenzsystem ESP, ASR ... den Bremsflüssigkeitsdruck in den Radbremsen in Abhängigkeit von der Bremsanforderung des Fahrers und von Signalen, die von den Sensoren geliefert werden.
Die Bremsmanagementsysteme greifen hinter dem Hauptzylinder und der Servobremse oder deren hydraulischem oder elektrohydraulischem Äquivalent ein, um den Druck der Radbremsen einzustellen. Nun werden der Druckverlust oder Druckabfall, die durch die Struktur der Kreise und der Leitungen in den Steuervorrichtungen erzeugt werden, derzeit nur ungenau bestimmt, was sich auf die Genauigkeit und Effizienz der Bremsung auswirkt, insbesondere in schwierigen Situationen.
Derzeit bewertet das Bremsmanagementsystem den Druckunterschied oder den Druckverlust in den Teilen des oder der Bremskreise vor dem Hauptzylinder unter Berücksichtigung der Temperatur des Hydraulikblocks und indem der Drosseldurchmesser nach der Formel von Bernoulli gesteuert wird
Aber diese Formel entspricht nicht der Realität der Bremskreise, da sie nur die Druckabfälle der Arten von Öffnungen derart charakterisiert, dass die Steuerung des Drucks, der auf die verschiedenen Radbremsen aufgebracht wird, nicht ausreichend präzise und effizient ist.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Bremssystem zu entwickeln, das es ermöglicht, den Druck an einer Radbremse für einen präziseren und sichereren Bremsvorgang präziser zu bestimmen und zu steuern.
Darstellung und Vorteile der Erfindung
Dazu hat die vorliegende Erfindung ein Bremssystem zum Gegenstand, das einen Hauptzylinder aufweist, der auf die Radbremsen Bremsflüssigkeit unter Druck durch eine Bremskraftsteuerungsvorrichtung der einzelnen Räder aufträgt, wobei die Vorrichtung durch eine Steuereinheit verwaltet wird, die Signale si von verschiedenen Sensoren empfängt, die den Betrieb des Bremssystems, die Reaktionen und die Bremsanforderung des Fahrers überwachen. Ein Bremssystem, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerungseinheit auf die Radbremsen einen Druck ausübt, der gleich dem Druck am Ausgang des Hauptzylinders abzüglich eines Korrekturterms ΔP ist, der durch die zentrale Steuereinheit 10 bestimmt ist und durch die folgende Formel gegeben ist: ΔP = υM·Q + N·Q² wobei:

υ: die Viskosität der Bremsflüssigkeit ist,
Q: der Durchsatz ist, der den Radbremsen durch den Hauptzylinder bereitgestellt wird,
M und N: Konstante sind, die den physischen Eigenschaften des Bremskreises zwischen dem Ausgang des Hauptzylinders und den Radbremsen eigen sind.

Tests haben gezeigt, dass der Druckverlust, der auf diese Weise bestimmt und berücksichtigt wird, ziemlich genau dem tatsächlichen Druckverlust zwischen dem Ausgang des Hauptzylinders und dem Eingang der Radbremsen entspricht.
Nach einem anderen Merkmal werden die Parameter M und N der Formel, die den Druckverlust gibt, einfach durch Tests erhalten, die an einem Bremssystem durchgeführt werden, indem der Druckunterschied zwischen dem Druck am Ausgang des Hauptzylinders und jenem am Eingang einer Radbremse für verschiedene Bremsvorgänge gemessen wird.
Es ist besonders einfach, die Koeffizienten M und N wie oben angegeben zu bestimmen, da der Eingriff des Terms (υM·Q) im Fall von einer sehr niedrigen Temperatur vorherrscht, da die Viskosität hoch ist. Umgekehrt greift bei einer hohen Temperatur der Bremsflüssigkeit oder des Hydraulikblocks, der die Steuervorrichtung bildet, der Term (υM·Q) geringfügig vor dem Term (N·Q²) ein, da die Viskosität niedrig ist und der Durchsatz Q eine quadrierte Variable ist.
Nach einem anderen Merkmal werden die Konstanten M, N von jedem Teil des Kreises (2, 3, 4), der mit einer Radbremse (FR₁–FR₄) verbunden ist, durch Warmtests und durch Kalttests bestimmt, indem die anderen Teile des Kreises in der Steuerungseinheit (3) isoliert werden.
Dies ermöglicht es, auf ganz besonders einfache und präzise Weise den einzelnen Druckverlust in jedem Teil des Kreises zu bestimmen, der mit einem Bremskreis verbunden ist. Dies ermöglicht es, auf ganz präzise Weise den Druck der Bremsen unter den verschiedenen Umständen der Regelung einzustellen.
Nach einem anderen Merkmal weist das System eine Vorrichtung zur hydraulischen Unterstützung auf.
Nach einem anderen Merkmal weist die zentrale Steuereinheit (10) ein Programm auf, das die folgende Formel anwendet: ΔP = υM·Q + N·Q² wobei:

υ: die Viskosität der Bremsflüssigkeit ist,
Q: der Durchsatz ist, der den Radbremsen (FR₁–FR₄) durch den Hauptzylinder (1) bereitgestellt wird,
M und N: Konstante sind, die den physischen Eigenschaften des Bremskreises zwischen dem Ausgang des Hauptzylinders (1) und den Radbremsen (FR₁–FR₄) eigen sind.

Das Programm kann in der zentralen Steuerschaltung aufgezeichnet werden, die auch andere Fahrzeug-Management-Funktionen und insbesondere Motor-Management-Funktionen derart gewährleisten kann, dass die Erfindung besonders wirtschaftlich umgesetzt wird, da die Steuerungsvorrichtung durch eine Vorrichtung (zentrale Steuerungseinheit) verwaltet wird, mit der das Fahrzeug ohnehin ausgestattet wird.
Zeichnungen
Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnung näher beschrieben, in der die einzige Figur ein Schema eines Bremskraftverstärkers ist.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung
Nach der Figur hat die Erfindung ein Bremssystem zum Gegenstand, das aus einem Hauptzylinder 1 (hier ein Tandemhauptzylinder) zusammengesetzt ist, der durch Leitungen 2 mit den Bremskreisen C1, C2 über eine Bremskraftsteuerungsvorrichtung 3 durch Leitungen 4 mit den Radbremsen FR1–FR4 verbunden ist, deren Bremsung in Abhängigkeit von der Bremsanforderung DF des Fahrers, von verschiedenen Signalen SI, die von den Sensoren geliefert werden, und von der Reaktion der Räder verwaltet wird.
Der Hauptzylinder 1 weist einen Primärkolben 11 und einen Sekundärkolben 12 auf, die jeweils eine Primärkammer MC1 und eine Sekundärkammer MC2 begrenzen, die mit einem jeweiligen Bremskreis C1, C2 verbunden sind. Die zwei Kammern MC1, MC2 werden ausgehend von einem Behälter 5 mit Bremsflüssigkeit versorgt. Die Bremsflüssigkeit unter Druck, die von dem Hauptzylinder 1 bereitgestellt wird, versorgt die Leitungen 2 und die zwei Kreise C1, C2, die eine Bremskraftsteuerungsvorrichtung 3 vorgelagert vor den Radbremsen FR1–FR4 aufweisen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Hauptzylinder 1 mit einer Vorrichtung zur hydraulischen Unterstützung 6 ausgestattet.
Das Bremssystem wird von einer Steuereinheit 10 verwaltet, die die Signale der verschiedenen üblichen Sensoren empfängt und den Betrieb der Steuerungsvorrichtung 3 und jenen der Vorrichtung zur hydraulischen Unterstützung 6 auf Befehl der Steuereinheit (10) und in Abhängigkeit von der Bremsanforderung (DF) des Fahrers oder einer Notwendigkeit, die sich von Sensorsignalen ergibt, verwaltet.
Die Vorrichtung zur hydraulischen Unterstützung 6 ist mit dem Bremsflüssigkeitsbehälter 3 verbunden und schickt Bremsflüssigkeit unter Druck, um den Hauptzylinder 1 zu betätigen. Dafür weist er eine Hilfskammer 13 auf, um den Primärkolben 11 zu schieben, der selbst den Sekundärkolben 12 schiebt, um den Bremsdruck in den Kammern MC1, MC2 zu verwalten. Die Hilfskammer 13 empfängt die Flüssigkeit unter Druck Q₀ von der Vorrichtung zur Unterstützung 6.
Der Fahrer steuert (DF) einen Bremsvorgang über einen Bremsdrucksimulator 7, der durch einen Zylinder 71 gebildet ist, der einen Simulationskolben 72 aufnimmt, dessen Stange 73 mit dem Bremspedal verbunden ist. Die Bewegung des Simulationskolbens 72 wird von einem Verschiebungssensor 74 erfasst, um diese Verschiebung in eine Bremssteuerung CF zu verwandeln, die von der zentralen Einheit 10 für die Vorrichtung zur hydraulischen Unterstützung 6 verwaltet wird. Der Fahrer empfängt im Gegenzug zu seiner Betätigung des Pedals und somit des Hilfskolbens 72 eine Reaktion, die von dem Simulator 7 erzeugt wird.
Der Bremsdrucksimulator 7 ist aus der Simulationskammer 75 des Zylinders 71 zusammengesetzt, der den Kolben 72 eines Zylinders 76 aufnimmt, der einen freien Kolben 77 aufnimmt, der der Einwirkung einer geeichten Feder 78 unterworfen ist. Diese Elemente bilden einen geschlossenen Behälter, der ein Flüssigkeitsvolumen enthält. Die Stange 111 des Primärkolbens 11, die in der Simulationskammer 75 vorsteht, ändert das Volumen dieser Kammer nicht wesentlich, das nur von der Position des Kolbens 72 abhängt, so dass das Pedalgefühl durch die Bewegung der Stange 111 beim Bremsen nicht beeinträchtigt wird.
Der Rückfluss der Flüssigkeit von der Simulationskammer 75 in das Volumen des Zylinders 76 durch den Hilfskolben 72 drückt den Kolben 77 gegen die Wirkung der geeichten Feder 78.
Bei einem Ausfall drückt der Hilfskolben 72 gegen die Stange 111 des Primärkolbens 11, der in der Simulationskammer 75 vorsteht, damit der Fahrer direkt ohne die hydraulische Unterstützung bremsen kann.
Die Bremskraftsteuerungsvorrichtung 3, die durch Leitungen und hydraulische Organe gebildet ist, die allgemein bekannt sind, erzeugt einen Druckverlust ΔP in dem gesamten Teil des oder der Bremskreise, die den Ausgang des Hauptzylinders 1 mit jeder der Radbremsen FR1–FR3 verbinden.
Dieser Druckverlust ΔP hängt von den physischen Eigenschaften der Kreise in der Steuerungsvorrichtung 3 ab. Derzeit wird dieser Druckverlust ΔP durch das Gesetz von Bernoulli nach dem Stand der Technik sehr grob geschätzt, aber diese Schätzung des Druckverlustes ΔP ist nicht ausreichend, um den Druck richtig zu verwalten, der tatsächlich auf jede der Radbremsen FR1–FR4 aufgebracht wird.
Nach der Erfindung ist dieser Druckverlust durch die folgende Formel gegeben: ΔP = υM·Q + N·Q²
Diese Formel berücksichtigt die Viskosität υ der Bremsflüssigkeit, die sehr stark in dem Temperaturbereich variiert, in dem das Bremssystem funktionieren kann. Dieser Temperaturbereich liegt etwa zwischen –40°C und +60°C. Bei sehr niedrigen Temperaturen ist die Bremsflüssigkeit sehr viskos und bei hohen Temperaturen ist sie sehr flüssig.
Nach der Erfindung wendet die Steuerungseinheit 3 die Formel an, die den Druckverlust ΔP gibt, indem sie die Parameter und Variablen des Betriebs empfängt, wie die Viskosität υ, die gemessen oder anderweitig bestimmt ist, und den Flüssigkeitsdurchsatz Q durch den Teil des Kreises zwischen dem Ausgang des Hauptzylinders 1 und dem Eingang der Radbremsen 4 (FR₁–FR₄), das heißt den Leitungen 2, der Vorrichtung 3 und den Leitungen 4.
Der Druck Pmc am Ausgang des Hauptzylinders 1 kann direkt oder ausgehend von dem Druck in der Vorrichtung zur hydraulischen Unterstützung 6 bestimmt werden. Der Flüssigkeitsdurchsatz (Q, Q₁, Q₂) durch den Teil des Kreises wird ausgehend von dem Durchsatz Q0 von Bremsflüssigkeit unter Druck bestimmt, die von der Vorrichtung zur hydraulischen Unterstützung 6 der Hilfskammer des Hauptzylinders bereitgestellt wird. Der Durchsatz Q = Q1 + Q2 am Ausgang des Hauptzylinders ist mit dem Durchsatz Q0, der in die Hilfskammer 13 des Hauptzylinders 1 eintritt, durch eine Relation verbunden, die lediglich von der Geometrie des Hauptzylinders abhängt. Diese Relation ist von der zentralen Einheit 10 bekannt.
Die Konstanten M und N hängen nur von der physischen Beschaffenheit (der hydraulischen Struktur) des Teils des Kreises (2, 3, 4) zwischen dem Ausgang des Hauptzylinders 1 und dem Eingang der Radbremsen FR1–FR4 ab. Diese Konstanten M und N werden einfach durch Tests bestimmt, die an einem tatsächlichen Bremssystem durchgeführt werden, das eine gewisse Steuerungsvorrichtung 3 und ihre Eingangs- 2 und Ausgangsleitung 4 bis zu den Radbremsen aufweist. Dazu wird ein Test bei sehr niedriger Temperatur durchgeführt und es wird der Druck Pro am Ausgang des Hauptzylinders 1 und jener PFr am Eingang der Radbremse oder der Radbremsen FR1–FR4 gemessen.
Da das Bremssystem im Allgemeinen zwei Kreise C1, C2 und vier Radbremsen FR1–FR4 aufweist, wird nacheinander für jeden Kreis C1 oder C2 vorgegangen, indem der andere isoliert wird und indem nur eine der zwei Radbremsen beibehalten wird.
Für jede der vier Anordnungen Kreise/Radbremsen wird ein Test bei niedrigen Temperaturen und ein Test bei hohen Temperaturen durchgeführt, um die Konstanten N und M der Formel des verbundenen Druckabfalls ΔP zu bestimmen.
Für diese Tests wird der Pedalgefühlsimulator 7 neutralisiert, um den Hauptzylinder 1 direkt zu steuern und den gewählten Bremskreis C1 oder C2 zu betätigen. Der Druckverlust ΔP_F wird bei niedrigen Temperaturen und ΔP_C bei hohen Temperaturen gemessen.
Bei niedriger Temperatur ist der Term N·Q² der Formel, die den Druckverlust ΔP_F gibt, gegenüber dem ersten Term υM.Q vernachlässigbar. Dies ermöglicht, nachdem der auf diese Weise gemessene Druckunterschied ΔP, die Viskosität υ_F und der Durchsatz Q_F bekannt sind, die Konstante M zu erhalten.
Bei niedriger Temperatur: ΔP_F = P_mc – P_FR = υ_F.·MQ_F + N·Q²F υF = Viskosität bei niedriger Temperatur
QF = Durchsatz
oder NQ²F << υ_F·M.Q_F
folglich ΔPF = u_F·M.Q_F
wobei
Auf die gleiche Weise wird bei hoher Temperatur der Bremsflüssigkeit und der Steuerungsvorrichtung vorgegangen, sodass der Druckunterschied ΔP, der unter diesen Bedingungen gemessen wird, praktisch nicht mehr von dem zweiten Term, der N enthält, abhängt.
Auch hier wird, nachdem die Viskosität υ_C, der Durchsatz Q_C und der gemessene Druckunterschied ΔP bekannt sind, die Konstante N erhalten.
Bei hohen Temperaturen: ΔP_C = P_mC– P_FR = υ_C·M·Q_C + N·Q² _C υ_C = Viskosität bei niedriger Temperatur
Q_C = Durchsatz
oder υ_C·MQ_C << NQ² _C
folglich ΔP_C = NQ² _C
wobei
Da die Konstanten M und N von der Temperatur unabhängig sind, aber nur von den physischen/fluidischen Parametern der Steuerungsvorrichtung und den Teilen des Kreises vor und nach dem Hauptzylinder abhängen, wird dann die Formel, die den Druckverlust ΔP gibt, für den Betrieb unter normalen Bedingungen angewendet.
Um die Tests durchzuführen reicht es einfach aus, die Vorrichtung zur hydraulischen Unterstützung zu isolieren und auf dem Hauptzylinder erst ab dem Hilfskolben einzugreifen, der direkt auf den Primärkolben einwirkt.
Der Durchsatz wird dann einfach ausgehend von der Verschiebung des Hilfskolbens berechnet, die die gleiche wie jene des Primärkolbens ist, von dem der Querschnitt bekannt ist.
Die Viskosität υ wird auf bekannte Weise durch eine direkte oder indirekte Messung bestimmt. Das Erzielen der Viskosität υ bei der Betriebstemperatur des Bremssystems wird durch ein Mittel 51 erhalten, das als schematisch mit den Bremskreisen verbunden, hier mit dem Behälter 5, dargestellt ist.
Die Viskosität kann auch im Speicher in Form von einer Tabelle aufgezeichnet werden.
Bezugszeichenliste

1: Hauptzylinder, Tandemhauptzylinder
2: Leitungen, die den Hauptzylinder mit der Steuerungsvorrichtung verbinden
3: Steuerungsvorrichtung
4: Leitungen, die die Steuerungsvorrichtung mit den Radbremsen verbinden
5: Bremsflüssigkeitsbehälter
6: Vorrichtung zur Unterstützung
7: Bremsdrucksimulator
71: Zylinder
72: Hilfskolben
73: Stange
74: Verschiebungssensor
75: Simulationskammer
76: Zylinder
77: freier Kolben
78: geeichte Feder
10: zentrale Einheit
11: Primärkolben
111: Stange
12: Sekundärkolben
13: Hilfskammer
C1, C2: Bremskreise
DF: Bremsdruck/Bremseingriff
MC1: Primärkammer
MC2: Sekundärkammer
FR1–FR4: Radbremsen
Q0: Durchsatz der Flüssigkeit unter Druck der Vorrichtung zur Unterstützung
Q1, Q2: Durchsatz in den Bremskreisen
QU: Gesamtdurchsatz in den Bremskreisen
ΔP: Druckverlust zwischen dem Ausgang des Hauptzylinders und dem Eingang der Radbremsen

Claims

Bremssystem, umfassend einen Hauptzylinder, der auf die Radbremsen Bremsflüssigkeit unter Druck durch eine Bremskraftsteuerungsvorrichtung (3) der einzelnen Räder aufträgt, wobei die Vorrichtung (3) durch eine Steuereinheit (10) verwaltet wird, die Signale si von verschiedenen Sensoren empfängt, die den Betrieb des Bremssystems, die Reaktionen und die Bremsanforderung des Fahrers überwachen, wobei das Bremssystem dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerungseinheit (3) auf die Radbremsen (FR1–FR4) einen Druck ausübt, der gleich dem Druck (Pmc) am Ausgang des Hauptzylinders (1) abzüglich eines Korrekturterms ΔP ist, der durch die zentrale Steuereinheit (10) bestimmt ist und durch die folgende Formel gegeben ist: ΔP = υM·Q + N·Q² wobei: υ die Viskosität der Bremsflüssigkeit ist, Q der Durchsatz ist, der den Radbremsen (FR₁–FR₄) durch den Hauptzylinder (1) bereitgestellt wird, M und N Konstante sind, die den physischen Eigenschaften des Bremskreises zwischen dem Ausgang des Hauptzylinders (1) und den Radbremsen (FR₁–FR₄) eigen sind.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstanten M, N bestimmt werden, indem das Bremssystem bei sehr niedriger Temperatur betrieben wird, um die Konstante M zu bestimmen, und bei hoher Temperatur, um die Konstante N zu bestimmen.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konstanten M, N von jedem Teil des Kreises (2, 3, 4), der mit einer Radbremse (FR₁–FR₄) verbunden ist, durch Warmtests und durch Kalttests bestimmt werden, indem die anderen Teile des Kreises in der Steuerungsvorrichtung (3) isoliert werden.
System nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in dem Hauptzylinder (1) durch ein direktes Einwirken auf den Primärkolben (11) erzeugt wird.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Vorrichtung zur hydraulischen Unterstützung (6) aufweist.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Steuereinheit (10) ein Programm aufweist, das die folgende Formel anwendet: ΔP = υM·Q + N·Q² wobei: υ die Viskosität der Bremsflüssigkeit ist, Q der Durchsatz ist, der den Radbremsen (FR₁–FR₄) durch den Hauptzylinder (1) bereitgestellt wird, M und N Konstante sind, die den physischen Eigenschaften des Bremskreises zwischen dem Ausgang des Hauptzylinders (1) und den Radbremsen (FR₁–FR₄) eigen sind.