DE19602244A1 - Antiblockier-Regelsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antiblockier-Regelsystem für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer Einrich­ tung, bei der der Druck in den Radzylindern unabhängig vom Hauptzylinderdruck eingestellt werden kann. Dies eröffnet die Möglichkeit, den Druck in Radbremsen so zu regeln, daß die Räder bei einer Bremsung nicht blockieren, sondern sich mit einem Schlupf drehen, der eine hohe Kraftschlußausnutzung in Längsrichtung sowie den Aufbau von Seitenkräften ermöglicht.

Um diese Einrichtung zu realisieren, gibt es verschiedene Mög­ lichkeiten. Sehr häufig eingesetzt wird das sogenannte Rück­ förderprinzip, bei dem das Druckmittel, daß aus den Radbremsen zum Abbau des Drucks entnommen worden ist, mittels einer Rück­ förderpumpe in den Hauptzylinder zurückgefördert wird. Über sogenannte Ein- und Auslaßventile wird die Druckmittelzufuhr zur Radbremse gesteuert, so daß der Druck in der Radbremse gegenüber dem Hauptzylinderdruck gesenkt, gehalten und wieder erhöht werden kann.

Es sind aber auch Einrichtungen bekannt, bei denen zur Brems­ schlupfregelung der Radzylinder mit einer Kammer veränderlichen Volumens verbunden wird. Das Volumen wird bestimmt durch die Position eines Kolbens, der hydraulisch oder elektromotorisch angetrieben wird.

Problematisch bei einer Bremsdruckregelung ist insbesondere der Druckaufbau. Er sollte möglichst nicht zu klein sein, denn dies würde einen Verlust an Bremsleistung bedeuten. Wird er zu groß angesetzt, kann die Regelung instabil werden.

Aus der EP 443066 A1 wird schon vorgeschlagen, den Bremsdruck in der Weise zu erhöhen, daß am Ende einer Druckaufbauphase möglichst derselbe Radzylinderdruck vorliegt, wie am Ende der voraus gegangenen Druckaufbauphase.

Diese Überlegung wird realisiert für eine Bremsanlage, bei der der Radzylinderdruck mittels einer Kammer veränderlichen Volu­ mens eingeregelt werden kann.

Die vorliegende Erfindung beruht auf der Aufgabe, diese Überle­ gung auf eine Bremsanlage, die nach dem Rückförderprinzip ar­ beitet, zu übertragen und weiterzuentwickeln.

Dazu wird vorgeschlagen, daß die Öffnungszeiten des Eingangs­ ventils in einer Druckaufbauphase derart bestimmt werden, daß am Ende der Druckaufbauphase im wesentlichen der gleiche Rad­ zylinderdruck vorliegt, wie am Ende der vorangegangenen Druck­ aufbauphase.

Die Öffnungsdauer des Einlaßventils wird im wesentlichen be­ stimmt einerseits durch den zu erzielenden Druckaufbau und andererseits durch den Druckaufbaugradienten, das ist der Druckaufbau pro Zeiteinheit. Dieser wird bestimmt durch die Differenz zwischen dem Hauptzylinderdruck und dem Radbremszy­ linderdruck.

Die Erfindung schlägt vor, den Druckaufbaugradienten der vor­ angegangenen Druckaufbauphase zu bestimmen und für die aktuelle Druckaufbauphase zugrunde zulegen.

Der zu erzielende Druckaufbau soll bestimmt werden aus dem Druckabbau in der aktuellen Druckabbauphase, die der aktuellen Druckaufbauphase unmittelbar vorhergeht.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbei­ spiels erläutert werden. Dazu zeigt die

Fig. 1 in sehr schematischer Weise den hydraulischen Aufbau einer Kraftfahrzeugbremsanlage, die nach dem Rückför­ derprinzip arbeitet und die

Fig. 2 den typischen Verlauf des Radzylinderdrucks über die Zeit.

Zunächst sei auf die Fig. 1 Bezug genommen. Mit 1 ist ein pe­ dalbetätigter Hauptzylinder bezeichnet, der über eine Brems­ leitung 2 mit einer Radbremse 3 verbunden ist. In die Brems­ leitung 2 eingefügt ist ein Einlaßventil 4, das elektromagne­ tisch betätigt wird, und stromlos offen ist. Wird dieses Ventil angesteuert, so schaltet es in einen Zustand, bei dem die Bremsleitung 2 geschlossen ist. Parallel zur Bremsleitung 2 läuft eine Rückförderleitung 5, die die Radbremse 4 mit-dem Hauptzylinder 1 verbindet. In diese Leitung eingefügt ist eine Pumpe 6, wobei die Radbremse 3 und die Saugseite der Pumpe 6 über ein Auslaßventil 7 miteinander verbunden sind. Das Aus­ laßventil ist ebenfalls elektromagnetisch betätigt und ist in seinem stromlosen Zustand geschlossen. Wird der Elektromagnet erregt, so schaltet das Ventil in einen Zustand, bei der die Rückförderleitung 5 geöffnet ist. An die Saugseite der Pumpe 6 schließt ein Niederdruckspeicher 8 an, der das aus den Radbrem­ sen 3 abgelassene Druckmittel kurzzeitig aufnimmt. Die Winkel­ geschwindigkeit des Rades 9, das von der Radbremse 3 abgebremst wird, wird mittels eines Radsensors 10 ermittelt. Eine elektro­ nische Steuereinheit 11 erfaßt die Signale des Radsensors 10 sowie die Signale der Radsensoren von weiteren Rädern des Fahr­ zeuges und gibt nach einem Regelalgorithmus Steuersignale für die Ein- und Auslaßventile 4 und 7 aus.

Die Fig. 2 zeigt einen typischen Druckverlauf in der Radbremse 3. Auf der X-Achse 20 des Diagramms ist die Zeit abgetragen, auf der Y-Achse 21 der Radzylinderdruck P. Die dicke durchgezo­ gene Linie 22 gibt den Radzylinderdruck wider. Dünn gestrichelt ist eine Linie 23, die das Blockierdruckniveau angibt. Damit ist folgendes gemeint. Bei einem bestimmten Radbremszylinder­ druck ist das auf das Rad ausgeübte Bremsmoment so groß, daß es nicht mehr durch die übertragbaren Bremskräfte zwischen Reifen und Fahrbahn kompensiert werden kann. Dies hat zur Folge, daß die Raddrehgeschwindigkeit stark abnimmt und das Rad, falls keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, blockiert.

Eine solche Situation kann anhand der Signale des Radsensors, aufgrund derer die Winkelgeschwindigkeit des Rades und seine Verzögerung ermittelt werden kann, festgestellt werden. Wenn eine solche Situation erstmalig eintritt, wird durch die Steu­ erelektronik 11 die Regelphase eingeleitet, die mit einem Druckabbau beginnt. Druckabbau bedeutet, daß das Einlaßventil geschlossen und das Auslaßventil 7 geöffnet wird und gleich­ zeitig die Pumpe 6 für die Dauer der Regelung eingeschaltet wird. Das Öffnen des Auslaßventils erfolgt getaktet, was zur Folge hat, daß der Druckabbau in Stufen erfolgt. Auf diese Weise läßt sich der zeitliche Verlauf des Druckabbaus steuern.

Der Druckabbau (Phase 24), wird beginnend bei P0 solange wei­ tergeführt, bis anhand der Radsensorsignale festgestellt werden kann, daß sich das entsprechende Rad in einem optimalen Schlupfwert bewegt im Radzylinder liegt dann der Druck p1 vor.

Der Druck zu Beginn einer Druckabbauphase läßt sich unmittelbar aus der Fahrzeugverzögerung bestimmen. Es besteht ein linearer Zusammenhang, der sich für jeden Fahrzeug- und Bremsentyp be­ stimmen läßt. Die Fahrzeugverzögerung läßt sich aufgrund be­ kannter Methoden aus einer geeigneten Korrelation der Radsen­ sorsignale aller Räder des Fahrzeuges bestimmen. Der Druck p1 am Ende einer Druckabbauphase läßt sich aus der Gesamtöffnungs­ dauer des Auslaßventils sowie der bekannte hydraulische Wider­ stand des Auslaßventils ermitteln. An einen Druckabbau schließt sich nach einer Haltephase, die in dem Diagramm nicht weiter dargestellt ist, ein erneuter Druckaufbau (Phase 25) an. Dazu wird das Auslaßventil 7 geschlossen gehalten und das Einlaßven­ til 4 getaktet geöffnet, so daß der Druckaufbau wie auch im Diagramm dargestellt, stufenweise erfolgt. Der Druckaufbau erfolgt solange, bis wieder ein Blockierdruckniveau 23 erreicht ist, also aufgrund der Auswertung der Radsensorsignale fest­ gestellt werden kann, daß das entsprechende Rad zu blockieren droht.

Für die Bestimmung der Öffnungsdauer des Einlaßventils 4 wäh­ rend einer Druckaufbauphase kann es von Vorteil sein, von vorn­ herein einen Zieldruck festzulegen, bei dem voraussichtlich ein Blockieren des Rades festzustellen sein wird. Dazu werden die folgenden Annahmen gemacht.

Der Zieldruck P4 soll dem Blockierdruck P2 am Ende einer vor­ angegangenen Druckaufbauphase 25 entsprechen. Daraus folgt, daß in der aktuellen Druckaufbauphase 27 ein Druckaufbau reali­ siert werden muß, der dem Druckabbau in der aktuellen Druck­ abbauphase 26 entspricht. Dies ist gemäß den Bezeichnungen im Diagramm

Δp = P2 - p3.

Um die Öffnungszeiten des Einlaßventils 4 in der Druckaufbau­ phase 27 zu erhalten, ist ein Druckaufbaugradient zu ermitteln. Dieser ergibt sich aus dem hydraulischen Widerstand des Ein­ laßventils 4 sowie der Differenz zwischen dem Druck im Haupt­ bremszylinder 1 und dem Druck in der Radbremse 3. Dabei wird davon ausgegangen, daß sich der Druck im Hauptzylinder nicht wesentlich ändert, so daß sich der Gradient aus dem Druck P2 am Ende der vorausgegangenen Druckaufbauphase 25 und dem Druck p1 zu Beginn der vorausgegangenen Druckaufbauphase 25 ermittelt, dividiert durch die aufsummierten Ventilansteuerzeiten t₁, t₂ . . . t_n, die die Gesamtöffnungsdauer in der vorgehenden Druck­ aufbauphase des Einlaßventils wiedergibt. Aus dem Zieldruck­ aufbau Δp dividiert durch den so ermittelten Gradienten, er­ gibt sich die Gesamtöffnungsdauer des Einlaßventils 4 für die aktuelle Druckaufbauphase 27.

Die Dauer der Druckaufbauphase ist in etwa doppelt so groß wie die Öffnungsdauer des Einlaßventils, wobei die einzelnen Venti­ lansteuerzeiten in etwa gleichmäßig auf die gesamte Druckauf­ bauphase verteilt werden, wobei im allgemeinen der erste Druck­ aufbautakt t₁ am längsten dauert.

Sollte festgestellt werden, daß das Rad nach einer derart ge­ steuerten Druckaufbauphase sich noch nicht in einem Zustand befindet, bei dem ein Blockieren des Rades droht, kann der Druckaufbau weiter unter Beobachtung der Raddrehzahl fortge­ setzt werden, bis sich eine Radinstabilität einstellt. Zur Berechnung des nächsten Druckaufbaugradienten werden die tat­ sächlich ausgegebenen Ventilansteuerzeiten verwendet.

Um sicherzustellen, daß nach der oben angegebenen Methode zur Berechnung der Öffnungsdauer des Einlaßventils während einer Aufbauphase der angesteuerte Druck nicht zu groß wird, kann die errechnete Zeit stets reduziert werden, so daß sichergestellt ist, daß sich eine Korrekturphase anschließt. Auf diese Weise erfolgt eine stetige Anpassung an den sich verändernden Druck­ aufbaugradienten, insbesondere also eine stetige Anpassung an einen sich ändernden Hauptzylinderdruck, der abhängt von der Betätigungskraft, die der Fahrer ausübt.

Wie schon angedeutet, läßt sich der Radzylinderdruck in Bloc­ kierpunktnähe unmittelbar aus der Fahrzeugverzögerung ableite­ ten, der Druck am Ende einer Druckabbauphase durch die Gesamt­ öffnungsdauer des Auslaßventils in einer Druckabbauphase 22, 26. Da der Radbremsdruck stets gegen den geringen Druck, der an der Saugseite der Pumpe bzw. im Niederdruckspeicher 8 vorliegt, abgebaut wird, ergibt sich der Druckabbaugradient unmittelbar aus dem hydraulischen Widerstand des Auslaßventils.

Claims (6)

1. Antiblockier-Regelsystem für eine hydraulische Bremsanlage mit einem Hauptzylinder (1), mindestens einer Radbremse (3), die über eine Bremsleitung (2) mit dem Hauptzylinder (1) verbunden ist, wobei in der Bremsleitung (2) ein Ein­ laßventil (4) eingefügt ist, mit einer eine Rückförderpumpe (6.) aufweisende Rückförderleitung (5), die die Radbremse (3) mit dem Hauptzylinder (1) verbindet, wobei zwischen der Saugseite der Pumpe (6) und dem Radzylinder ein Auslaßven­ til (7) eingefügt ist, einem Radsensor (10) zur Erfassung der Drehgeschwindigkeit des abzubremsenden Rades, wobei durch eine Ansteuerung des Ein- und Auslaßventils der Druck in der Radbremse abgebaut, gehalten und wieder aufgebaut werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtöff­ nungsdauer des Einlaßventils (4) in einer Druckaufbauphase derart bemessen wird, daß am Ende einer Druckaufbauphase (27) im wesentlichen der gleiche Radzylinderdruck vorliegt, wie am Ende der vorhergegangenen Druckaufbauphase (25).

2. Antiblockiersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtöffnungszeit des Einlaßventils (4) in einer Druckaufbauphase (27) derart bestimmt wird, daß die Druck­ erhöhung der Druckminderung in der unmittelbar vorhergegan­ genen aktuellen Druckabbauphase (26) entspricht.

3. Antiblockiersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Gesamtöffnungszeit der Druckaufbau­ gradient in der vorhergegangenen Druckaufbauphase (25) be­ rechnet wird.

4. Antiblockiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck am Ende einer Druck­ aufbauphase (25) aus der Fahrzeugverzögerung abgeleitet wird.

5. Antiblockiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radzylinderdruck am Ende einer Druckabbauphase bestimmt wird aus der Gesamtöffnungs­ dauer des Einlaßventils (4) in einer Druckabbauphase.

6. Antiblockiersystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die errechnete Gesamtöffnungs­ zeit des Einlaßventils in einer Druckaufbauphase reduziert wird und daß sich an die so gegebene Druckaufbauphase eine weitere Korrekturdruckaufbauphase anschließt, die bis zur Feststellung einer erneuten Blockiergefahr andauert.