DE19528697A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Druckgröße - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eine Druckgröße, insbesondere des Differenz­ druckes in einer Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung.

Üblicherweise werden Differenzdrücke mittels Sensoren er­ faßt. Solche Sensoren sind sehr teuer.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der eine Druckgröße, insbesondere der Differenzdruck in einer Bremsanlage mit Blockierschutz und/oder Antriebsschlupfregelung, bestimmbar ist.

Vorteile der Erfindung

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsge­ mäßen Verfahren kann der Differenzdruck, insbesondere in ei­ ner Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebs­ schlupfregelung einfach und kostengünstig ermittelt werden.

Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbil­ dungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekenn­ zeichnet.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine schematische Darstellung wesentlicher Elemente der er­ findungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 2 ein Blockdiagramm zur Ansteuerung der Rückförderpumpe, Fig. 3 die an der Rückför­ derpumpe anliegende Spannung über der Zeit aufgetragen, und Fig. 4 die Abhängigkeit verschiedener Signale voneinander.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Es ist bekannt, daß zur Modulation des Druckes in den ein­ zelnen Radbremsen eines Fahrzeugs, das mit einer Blockier­ schutz- und/oder Antriebsschlupfregelung ausgerüstet ist, elektrisch betätigbare Einlaß- und Auslaßventile verwendet werden. Hierzu dienen vorzugsweise Zweiwegeventile. Der ge­ wünschte Druckaufbaugradient oder der Druckabbaugradient wird durch Ansteuerung der Ventile mit Pulsfolgen und Vari­ ieren des Pulsdauer/Pulspauseverhältnisses erreicht.

Das Einlaßventil, das in der Bremsleitung zwischen dem Bremsdruckgeber bzw. dem Hauptbremszylinder und der Rad­ bremse eingefügt ist, ist im allgemeinen in seiner Ruhestel­ lung auf Durchlaß geschaltet, während das Auslaßventile, das zum Druckabbau dient, in der Ruhestellung den Druckmittelweg zurück zum Hauptbremszylinder über eine Rückförderpumpe sperrt.

Anstelle der Einlaß-/Auslaßventilpaare können auch Ventilan­ ordnungen mit drei Schaltpositionen Verwendung finden.

In Fig. 1 sind die Verhältnisse am Beispiel eines Einlaß­ ventils und eines Auslaßventils einer Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung dargestellt. Die beschrie­ bene Vorgehensweise ist nicht allein auf die Verwendung bei Einlaßventilen und Auslaßventilen bei Bremsanlagen mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung beschränkt, sie kann auch bei anderen Anwendungen mit ähnlicher Anord­ nung Verwendung finden.

Ein Einlaßventil 100 steht über einen ersten Anschluß über eine erste Leitung 105 mit einem Hauptbremszylinder 110 in Verbindung. In der ersten Leitung herrscht üblicherweise ein Druck PV, der auch als Vordruck bezeichnet wird. Über eine zweite Leitung 115 steht der zweite Anschluß des Einlaßven­ tils 100 mit der Radbremse 120 in Verbindung. In der zweiten Leitung 115 herrscht der Druck PW, der die Bremskraft des Rades bestimmt.

Von der zweiten Leitung 115 besteht eine Verbindung zu einem Anschluß eines Auslaßventils 160, dessen zweiter Anschluß mit einer Speicherkammer 175 in Verbindung steht. Über eine Rückförderpumpe 170 steht die Speicherkammer 175 mit dem Hauptbremszylinder in Verbindung.

Bei dem dargestellten Einlaßventil 100 handelt es sich um ein sogenanntes 2/2-Magnetventil. In seiner Ruhestellung, solange kein Strom fließt, gibt das Einlaßventil 100 den Durchfluß zwischen der ersten Leitung 105 und der zweiten Leitung 115 frei. In dieser Stellung wird der Magnetven­ tilanker durch eine Feder gehalten. Durch Bestromen einer Spule 130 wird eine Kraft entgegen der Federkraft ausgeübt, die das Ventil in seine Schließstellung bringt.

Bei dem dargestellten Auslaßventil 160 handelt es sich eben­ falls um ein sogenanntes 2/2-Magnetventil. In seiner Ruhe­ stellung, solange keine Strom fließt, sperrt das Magnetven­ til 160 den Durchlaß zwischen der zweiten Leitung 115 und der Rückförderpumpe 170. In dieser Stellung wird der Magnet­ ventilanker durch eine Feder gehalten. Durch Bestromen einer Spule 165 wird eine Kraft entgegen der Federkraft ausgeübt, die das Ventil in seinen Öffnungsstellung bringt.

Die Spule 165 steht mit einem ersten elektrischen Anschluß mit einer Versorgungsspannung Ubat und mit einem zweiten An­ schluß mit einem Schaltmittel 180 in Verbindung. Entspre­ chend steht die Spule 130 über einen ersten elektrischen An­ schluß mit der Versorgungsspannung Ubat und mit einem zwei­ ten Anschluß mit einem zweiten Schaltmittel 140 in Verbin­ dung. Als Schaltmittel werden vorzugsweise Feldeffekttran­ sistoren verwendet.

Der Steueranschluß des ersten Schaltmittels 180 steht mit einer Steuereinheit 150 in Verbindung. Über diese Verbindung wird das erste Schaltmittel 180 mit einem ersten Ansteuer­ signal A1 beaufschlagt. Der Steueranschluß des zweiten Schaltmittels 130 steht ebenfalls mit der Steuereinheit 150 in Verbindung und wird von dieser mit einem zweiten Ansteu­ ersignal A2 beaufschlagt.

Durch Schließen der Schaltmittel 140 und 180 wird der Strom­ fluß zwischen der Versorgungsspannung durch die Spule 130 bzw. 165 zum Masseanschluß freigegeben.

Bei der Steuereinheit 150 handelt es sich vorzugsweise um eine Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung. Diese verarbeitet verschiedene Signale verschiedener Sensoren bzw. Signale anderer Steuereinheiten, wie beispielsweise einer Fahrgeschwindigkeitsregelung, einer Fahrdynamikregelung und/oder einer Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung. Insbesondere verarbeitet diese Einrichtung Signale von Drehzahlsensoren 190, die die Drehzahlen der verschiedenen Räder des Kraft­ fahrzeugs erfassen. Ausgehend von den verschiedenen verar­ beiteten Signalen bestimmt die Steuereinheit 150 die Signale A1 und A2 zur Ansteuerung der Spulen 130 und 165.

Mittels der Ventile 100 und 160 kann der Druckaufbau und der Druckabbau in der zweiten Leitung 115 und damit im Radbrems­ zylinder 120 gesteuert werden.

Desweiteren wird die Rückförderpumpe von der Steuereinheit 150 mit einem Ansteuersignal A3 beaufschlagt.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Im normalen Be­ trieb befinden sich die Magnetventile in ihrer eingezeichne­ ten Position. Betätigt der Fahrer das nicht dargestellte Bremspedal, so wird in der Leitung 105 der Druck erhöht, was zu einem entsprechenden Druckanstieg in der zweiten Leitung 115 zur Folge hat. Tritt ein Schlupf bzw. eine Blockiernei­ gung eines Rades auf, so tritt die Steuereinheit 150 in Aktion. In diesem Fall sind im wesentlichen drei Zustände zu unterscheiden.

Im Zustand Druckabbau steuert die Steuereinheit 150 das Ein­ laßventil 100 derart an, daß es schließt. Gleichzeitig steu­ ert sie das Auslaßventil 160 so an, daß es öffnet. Damit wird die Verbindung zwischen dem Radbremszylinder 120 und der Speicherkammer 175 freigegeben. Die Rückförderpumpe 170 fördert die Hydraulikflüssigkeit aus der Speicherkammer 175 in den Hauptbremszylinder 110 zurück. Dadurch wird eine Druckdifferenz zwischen dem Vordruck PV im Hauptbremszylin­ der und dem Druck PS in der Speicherkammer aufgebaut. Diese Druckdifferenz wird als Differenzdruck bezeichnet.

Im Zustand Druckhalten werden beiden Magnetventile in ihren geschlossenen Zustand gebracht.

Im Zustand Druckaufbauen, steuert die Steuereinheit 150 das Einlaßventil in seine geöffnete und das Auslaßventil 160 in seine geschlossene Position.

Um eine optimale Ansteuerung der Auslaß- und insbesondere der Einlaßventile zu erzielen, sollte der Differenzdruck PD zwischen dem Druck PV in der ersten Leitung 105 und dem Druck PS in der Speicherkammer 175 bekannt sein. Erfindungs­ gemäß wurde erkannt, daß ausgehend von einer Größe, die ein Maß für die Drehzahl der Rückförderpumpe darstellt, der Dif­ ferenzdruck PD ermittelbar ist. Dies gilt insbesondere, so­ lange das Auslaßventil 160 den Durchfluß freigibt.

In Fig. 2 ist eine Einrichtung zur Ansteuerung der Rückför­ derpumpe 170 dargestellt. Bereits in Fig. 1 beschriebene Elemente sind mit entsprechenden Bezugszeichen bezeichnet. Die Rückförderpumpe 170 steht mit ihrem ersten Anschluß 171 mit der Versorgungsspannung Ubat in Verbindung. Ihr zweiter Anschluß 172 steht über ein Schaltmittel 200 sowie ein Strommeßmittel 210 mit Masse in Verbindung. Vom Anschluß 171 und vom Anschluß 172 der Rückförderpumpe 170 geht je eine Leitung zu einer Rückförderpumpenauswertung 220. Die Rück­ förderpumpenauswertung 220 beaufschlagt die Steuereinheit 150 sowie die Rückförderpumpensteuerung 230 mit einem Signal.

Die Rückförderpumpensteuerung 230 erhält ein Signal von der Steuereinheit 150 und beaufschlagt das Schaltmittel 200 so­ wie ggf. die Rückförderpumpenansteuerung 220 mit einem An­ steuersignal. Das Strommeßmittel 210 ist vorzugsweise als ohmscher Widerstand realisiert, an dessen beiden Anschlüssen ein Spannungswert abgegriffen wird, der zu der Rückförder­ pumpensteuerung 230 geleitet wird.

Diese Einrichtung arbeitet nun wie folgt. Bei einer ersten Ausführungsform wird die Rückförderpumpe 170 lediglich ge­ steuert. Dies bedeutet, ausgehend von dem Anforderungssignal der Steuereinheit 150 steuert die Rückförderpumpensteuerung 230 den Schalter 200 entsprechend an, damit die Rückförder­ pumpe 170 bestromt wird.

Vorzugsweise wird die Rückförderpumpe getaktet angesteuert. Die Rückförderpumpenauswertung 220 erfaßt die an der Rück­ förderpumpe anliegende Spannung. Die in den Abschaltpausen an der Rückförderpumpe anliegende Spannung ist ein Maß für die Drehzahl der Rückförderpumpe. Ausgehend von dieser Span­ nung kann erfindungsgemäß der Differenzdruck bestimmt und der Steuereinheit 150 zugeleitet werden.

Desweiteren kann die Spannung bzw. die Drehzahl der Rückför­ derpumpe der Rückförderpumpensteuerung 230 zugeleitet wer­ den. In diesem Fall kann die Spannung bzw. die Drehzahl der Rückförderpumpe 170 von der Rückförderpumpensteuerung 230 durch Variation des Tastverhältnisses oder des Pulspausever­ hältnisses geregelt werden.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß ausgehend von dem Spannungsabfall an dem Strommeß­ mittel 210 der durch die Rückförderpumpe 170 fließende Strom erfaßt und auf einen vorgebbaren Sollwert geregelt wird.

In Fig. 3 ist die an der Rückförderpumpe 170 anliegende Spannung U über der Zeit t aufgetragen. Zum Zeitpunkt T0 wird das Schaltmittel 200 geschlossen. Die an der Rückför­ derpumpe 170 abfallende Spannung entspricht etwa der Versor­ gungsspannung Ubat. Zum Zeitpunkt T1 wird der Schalter 200 geöffnet und die Spannung fällt kurzfristig auf Werte klei­ ner als Null ab. Zum Zeitpunkt T1 beginnt die Pulspause der Pulsfolge. Die während der Pulspausenzeit Taus zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 der Ansteuer-Pulsfolge weiterlaufenden Pumpe wirkt nun als Generator. Dadurch wird an der Rückför­ derpumpe eine Spannung erzeugt, die ausgehend vom Wert UG über der Zeit langsam abfällt.

Zum Zeitpunkt T2 wird der Schalter 200 wieder geschlossen und die Spannung steigt auf die Versorgungsspannung Ubat an. Zum Zeitpunkt T3 nach Ablauf der Zeit T_ein fällt die Span­ nung wieder auf Werte kleiner als Null ab und steigt dann wieder auf den Wert UG an. Zum Zeitpunkt T4 wird der Schal­ ter 200 wieder geschlossen und bis zum Zeitpunkt T5 ge­ schlossen gehalten.

Der Wert der Spannung UG, der an der Rückförderpumpe 170 zu Beginn der Pulspause abfällt, hängt im wesentlichen von der Drehzahl N der Rückförderpumpe ab. Dieser Zusammenhang ist in Fig. 4a vereinfacht dargestellt. Bei kleinen Drehzahlen der Rückförderpumpe ergibt sich eine kleine Spannung UG und bei großen Drehzahlen eine große Spannung UG.

Die Drehzahl der Rückförderpumpe hängt wiederum von dem von der Pumpe aufzubringenden Moment M ab. Dieser Zusammenhang ist vereinfacht in Fig. 4b dargestellt. Ein kleines Moment M hat eine große Drehzahl und ein großes Moment eine kleine Drehzahl N zur Folge.

Ein großes Moment ist erforderlich, wenn eine große Druck­ differenz PD zwischen dem Eingang und dem Ausgang der Pumpe vorliegt. Ein kleines Moment ist erforderlich, wenn eine kleine Druckdifferenz PD vorliegt. Dieser Zusammenhang ist vereinfacht in Fig. 4c dargestellt.

Das erforderliche Moment M wirkt sich aber nicht nur auf die Drehzahl und damit auf den Wert UG der abfallenden Spannung aus, sondern das Moment wirkt sich auch auf den Verlauf der Spannung aus. Bei einem größeren Moment fällt die Spannung schneller ab. Dies ist beispielsweise im Zeitraum zwischen T3 und T4 der Fall.

In Fig. 4d ist der Zusammenhang zwischen der Änderung der Spannung und dem Moment M aufgetragen. Bei einem großen Moment M ergibt sich eine große Änderung der Spannung und bei einem kleinen Moment M eine kleine Änderung der Spannung .

Ausgehend von der an der Pumpe anliegenden Spannung während der Abschaltpausen wird der Differenzdruck PD ermittelt. Ausgehend von dem Wert UG nach dem Abschalten ergibt sich gemäß Fig. 4a die Drehzahl der Rückförderpumpe. Dieser Wert kann auch der Rückförderpumpensteuerung 230 zur Drehzahlre­ gelung zugeführt werden. Ausgehend von der Drehzahl N ergibt sich gemäß Fig. 4b, das von der Pumpe aufzubringende Moment M. Ausgehend von dem Moment M ergibt sich gemäß Fig. 4c der Differenzdruck PD.

Diese Bestimmung wird in der Rückförderpumpenauswertung 220 durchgeführt. Dies kann anhand der in Fig. 4a, 4b und 4c dargestellten Kennfelder bzw. gemäß eines vorgegebenen Algo­ rithmus erfolgen.

Desweiteren ist es möglich, ausgehend von dem Spannungsab­ fall bzw. dem Verlauf der Spannung U in der Abschaltpause das Moment gemäß Fig. 4d bzw. gemäß eines Algorithmus zu bestimmen. Ausgehend von dem Moment M ergibt sich dann ent­ sprechend wie in Fig. 4c dargestellt, der Differenzdruck PD.

Als weitere Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß ausge­ hend von der an der Pumpe in den Abschaltpausen anliegenden Spannung UG, dem Sollwert für die Spannung UG und dem Tast­ verhältnis, das erforderlich ist um die Generatorspannung UG auf den Sollwert einzuregeln, der Differenzdruck PD ermit­ telt wird. Voraussetzung hierzu ist, daß eine Regelung der an der Rückförderpumpe 170 abfallenden Spannung U während der Abschaltpausen vorgesehen ist und daß die Versorgungs­ spannung Ubat bekannt ist.

Mittels des so bestimmten Differenzdruckes PD kann die An­ steuerung der Ein- und Auslaßventile verbessert werden.

Da in der Regel der Druck PS in der Speicherkammer 175 klein gegenüber dem Vordruck PV ist, entspricht die Druckdifferenz PD dem Vordruck PV. Mit der beschriebenen Vorgehensweise kann der Vordruck PV abgeschätzt werden.

Ein weiterer Vorteil ergibt sich bei einer sogenannten Stot­ terbremse. Eine Stotterbremse liegt vor, wenn der Fahrer den Vordruck PV stark variiert. Mit obiger Schätzung des Differenzdruckes kann auf einfache Weise der Vordruckabfall erkannt und die ABS-Regelung entsprechend modifiziert wer­ den.

Claims (5)

1. Verfahren zur Ermittlung einer Druckgröße, insbesondere bei einer Bremsanlage, mit einer Förderpumpe, die eine erste Leitung und eine zweite Leitung verbindet, wobei ein Diffe­ renzdruck (PD) zwischen einem ersten Druck (PV) in der er­ sten Leitung und einem zweiten Druck (PS) in der zweiten Leitung ausgehend von einer Größe, die ein Maß für die Dreh­ zahl der Förderpumpe darstellt, ermittelbar ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe getaktet ansteuerbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von wenigstens dem Wert, der in den Abschalt­ pausen an der Förderpumpe anliegenden Spannung, die Druck­ größe vorgebbar ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von wenigstens dem Verlauf, der in den Ab­ schaltpausen an der Förderpumpe anliegenden Spannung, die Druckgröße vorgebbar ist.

5. Vorrichtung zur Ermittlung einer Druckgröße, insbesondere bei einer Bremsanlage, mit einer Förderpumpe, die eine erste Leitung und eine zweite Leitung verbindet, mit Mitteln, die einen Differenzdruck (PD) zwischen einem ersten Druck (PV) in der ersten Leitung und einem zweiten Druck (PS) in der zwei­ ten Leitung ausgehend von einer Größe, die ein Maß für die Drehzahl der Förderpumpe darstellt, ermitteln.