DE19818174C2 - Verfahren und Vorrichtungen zur Ansteuerung einer Pumpe zur Hilfsdruckversorgung einer Fahrzeugbremsanlage - Google Patents

Abstract

Es werden Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen, die zur bedarfsgerechten Ansteuerung einer Pumpe einer Bremsanlage unter Sicherheitsaspekten dienen. Dabei wird in Fig. 3 nach einer Pumpenanforderung durch ein Bremssystem zunächst (t0) eine Vollansteuerung für die Zeit TAnstMax (t1-t0) des Pumpenmotors durchgeführt. In der anschließenden getakteten Ansteuerung (ab t1) wird aufgrund eines direkten Vergleichs der Motorspannung UM mit einem Spannungsschwellwert Us (z. B. t4) das Ansteuersignal UP in der Pulsweite moduliert (t7-t1). Durch einen weiteren Vergleich der Motorspannung UM mit einem Sicherheitsschwellwert Uss (z. B. t7) und der daraus resultierenden Vollansteuerung für TAnstMax (z. B. t9-t8) wird bei starker Belastung der Pumpe gewährleistet, daß diese die benötigte Förderleistung aufbringt. Daneben garantiert eine vorgegebene maximale Ausschaltzeit TPausMax (z. B. t3-t1) des Pumpenmotors eine Mindesteinschaltzeit TPeinMin (z. B. t2-t3) der Pumpe pro Ansteuertaktperiode TTakt (z. B. t2-t1).

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur Ansteuerung einer Pumpe zur Hilfsdruckversorgung einer Fahrzeugbremsanlage, wie z. B. bei einem Antiblockiersystem, einer Antriebsschlupfregelung oder einer Fahrdynamikregelung, gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1, 2, 8 und 9.

Die DE 42 32 130 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe, die zur Hilfsdruckerzeugung einer Bremsanlage mit einer Antiblockierregelung und/oder einer Antriebsschlupfregelung dient. Sie wird dazu mit einem variablen Ansteuertakt aus Puls-/Pulspausenfolge angesteuert. Dabei wird die in den Pulspausen vom Pumpenmotor generatorisch induzierte Spannung als Maß für die Pumpendrehzahl ausgewertet. Durch eine Differenzbildung dieser Generatorspannung als Drehzahlistgröße mit einer in einer Antiblockier- oder Antriebsschlupfregelung gebildeten Sollgröße für die Pumpenmotordrehzahl, wird dann einem nachgeschalteten Regler eine Differenzgröße zur Verfügung gestellt. Mit dem Ausgangssignal des Reglers wird das pulsweitenmodulierte Stellsignal für die Pumpenansteuerung gebildet. Im Takt dieses pulsweitenmodulierten Stellsignals wird der Antriebsmotor der Hydraulikpumpe ein- und ausgeschaltet.

Die DE 44 07 923 A1 zeigt eine Bremseinrichtung mit Fluiddruckverstärkung, die eine Fluiddruckquelle mit einer Fluidpumpe und einem mit der Fluidpumpe verbundenen Druckbehälter umfaßt. Des Weiteren ist ein Steuerventil enthalten, welches in der Lage ist den Ausgangsdruck von der Fluiddruckquelle auf einen Fluiddruck zu steuern, welcher dem Bremsbetätigungsbetrag entspricht, um diesen auszugeben. Bei dieser Bremseinrichtung kann die Fluidpumpe gemäß dem Verbrauch von Fluiddruck in einer Bremsvorrichtung angetrieben werden, wodurch zuverlässig ein ausreichender Fluiddruck in der Fluiddruckquelle sichergestellt ist. Dabei wird die Fluidpumpe mit einem getakteten Ansteuersignal, welches aus zwei Zeitbasen zweier Zeitglieder gebildet wird angesteuert. Der Auslöser für den Start der Zeitglieder ist der Bremsschalter, wodurch die Ansteuerung ausschließlich gleichzeitig mit dem eigentlichen Bremsvorgang durchgeführt wird.

Daneben ist in der DE 40 20 449 A1 eine Schaltungsanordnung für eine blockiergeschützte Bremsanlage, die einen Wegschalter oder Wegsensor zur Positionierung des Bremspedals in Verbindung mit dem Ein- und Ausschalten der Hydraulikpumpe einer Hilfsdruckquelle aufweist, dargestellt. Die Schaltungsanordnung erzeugt zur Ansteuerung des Antriebsmotors der Hydraulikpumpe eine Pulsfolge, die aus kurzen Einschaltpulsen konstanter Dauer besteht. Die Pausen der Pulsfolge sind in Abhängigkeit von dem Druckmittelbedarf und von der Richtung der erforderlichen Kolben- bzw. Pedalpositionierung modulierbar. Die konstante Pulsdauer entspricht zweckmäßigerweise der notwendigen Mindestdauer der Pumpenansteuerung. Es wird darin also eine Mindesteinschaltzeit der Pumpe bei variierten Pulspausen gewährleistet, wodurch die Ansteuertaktdauer ebenfalls variiert wird.

Die DE 42 32 132 A1 zeigt eine Schaltungsanordnung, die für eine Bremsanlage mit Blockierschutzregelung (ABS) und Antriebsschlupfregelung durch Bremseneingriff (BASR) vorgesehen ist. Diese umfaßt eine elektromotorisch angetriebene Hydraulikpumpe zur Hilfsdruckversorgung im ABS- und BASR-Modus. Die Hydraulikpumpe wird im BASR-Modus durch Pulsraster angesteuert. Das jeweils zur Ansteuerung verwendete Pulsraster wird aufgrund des Antriebsschlupfes der Fahrzeugräder und der momentanen Drehzahl der Hydraulikpumpe aus einer Mehrzahl von festen Pulsrastern ausgewählt. Dabei wird die Pumpe bei Beginn des BASR-Modus permanent angesteuert solange die Drehzahl der Pumpe einen vorgegebenen Schwellwert nicht erreicht hat. Die permanente Ansteuerung wird bis zum Erreichen des Drehzahlschwellwertes beibehalten.

Es hat sich gezeigt, daß die bekannten Verfahren sowie die entsprechenden Vorrichtungen nicht in jeder Beziehung optimale Ergebnisse zu liefern vermögen. Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, bei einfacher Regelstruktur und unabhängig von Sollgrößenbildungen ein optimiertes Verfahren bereitzustellen, das ergänzend dem Fahrer ein harmonisches Pedalgefühl vermittelt.

Gelöst wird diese Aufgabe mit erfindungsgemäßen Verfahren sowie den entsprechenden Vorrichtungen nach den unabhängigen Ansprüchen.

Vorteile der Erfindung

Dabei wird die Pumpe zunächst nicht getaktet und für eine vorgegebene Zeit TAnstMax vollangesteuert, d. h. mit der vollen Versorgungsspannung Ubat beaufschlagt, um dann getaktet mit einem PWM-Signal angesteuert zu werden, das sich aus dem direkten Vergleich der, über dem Pumpenmotor abfallenden, Motorspannung UM mit wenigstens einem vorgegebenen Spannungsschwellwert Us ergibt. Aus Gründen der Sicherheit wird innerhalb eines Ansteuertaktes durch eine vorgegebene maximale Ausschaltzeit TPausMax eine Mindesteinschaltzeit TPeinMin = TTakt - TPausMax der Pumpe gewährleistet. Ebenfalls aus Sicherheitsaspekten wird bei Erreichen einer niedrigsten Spannungsschwelle Uss eine Vollansteuerung durchgeführt, d. h. der Pumpenmotor für eine bestimmte Zeit mit der Versorgungsspannung Ubat beaufschlagt. Durch die Verwendung der Motorspannung UM in einem direkten Vergleich mit unterschiedlichen Spannungsschwellwerten kann das Verfahren unabhängig vom Reglerkonzept eingesetzt werden.

Die erfindungsgemäßen Verfahren und die Vorrichtungen mit den selbständigen Merkmalen der Ansprüche haben neben dem geringen geräte- und verfahrenstechnischen Aufwand den Vorteil, daß sie von der jeweiligen Brems-Logik (z. B. ABS/­ ASR/FDR) unabhängig eingesetzt werden können. Darüberhinaus wird durch die erzwungene Pumptätigkeit der Pumpe in der Ansteuertaktperiode TTakt ein definiertes Pedalgefühl erzeugt. Diese ständige Verfügbarkeit der aktiven Druckveränderung im Bremskreis durch die Mindesteinschaltzeit TPeinMin der Pumpe hat daneben auch Sicherheitsrelevanz. Durch die definierte Mindesteinschaltzeit TPeinMin der Pumpe pro Taktperiode TTakt wird ein möglicher großer Unterschied zwischen vorhandenem Druck und benötigtem Druck im Bremskreis, z. B. bei plötzlicher Pumpenanforderung durch ein Bremssystem, vermieden. Dadurch kann die durchschnittliche Drehzahl des Pumpenmotors auf einem niedrigen Niveau gehalten werden, da zusätzlich bei starker Belastung und einem daraus resultierenden Erreichen einer vorgebbaren Sicherheitsschwellspannung Uss durch die Motorspannung UM, eine Vollansteuerung durchgeführt wird. Durch die Verwendung einer unterschiedlichen Anzahl von Schwellwerten und ihnen zugeordneten verschiedenen Taktzeiten und/oder Ansteuerzeiten ist eine Anpassung an jede Bremssituation möglich.

Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Ansteuerschaltung, Fig. 2 ein Flußdiagramm zum Ablauf einer möglichen Pumpenansteuerung und Fig. 3 eine Signaldarstellung der Motorspannung UM und des Ansteuersignals UP.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

In Fig. 1 und Fig. 2 sind Möglichkeiten angegeben den erfindungsgemäß gewünschten Verlauf des Ansteuersignals der Pumpe in Fig. 3 zu erzeugen. Als Eingangsgröße dient die Motorspannung UM des Pumpenmotors, welche ebenfalls in Fig. 3 dargestellt ist. Negative Spannungsspitzen der Motorspannung UM unmittelbar nach dem Abschalten des Pumpenmotors wie sie generell auftreten (vgl. z. B. DE 42 32 130 A1 Fig. 3) sind in Fig. 3 nicht berücksichtigt, da die Signalauswertung immer erst nach diesen Spannungsspitzen durchgeführt wird. Fig. 1 zeigt eine mögliche Ansteuerschaltung und in Fig. 2 wird anhand eines Flußdiagramms eine mögliche Realisierung eines Programmablaufs in einem Steuergerät dargestellt.

In Fig. 1 ist ein Pumpenmotor 100 über ein Schaltmittel 107 an eine Versorgungsspannung Ubat angeschlossen. Von der schaltmittelseitigen Anschlußseite des Pumpenmotors ist eine Verbindung zu zwei Vergleichsmitteln 101, 102 hergestellt. In das eine Vergleichsmittel 102 verläuft des weiteren eine Leitung, auf welcher ein Spannungswert Uss in das Vergleichsmittel 102 geführt wird. Ebenso führt in ein zweites Vergleichsmittel 101 eine Leitung, auf welcher ein zweiter Spannungswert Us in das Vergleichsmittel 101 geführt wird. Der Ausgang des Vergleichsmittels 102 ist mit einem Und-Gatter 110 verbunden und der Ausgang des Vergleichsmittels 101 ist mit einem Und-Gatter 111 gekoppelt. Aus der Steuerung 108 führt eine Leitung zu Und- Gatter 110 und eine zweite Leitung zu Und-Gatter 111. Der Ausgang des Und-Gatters 110 ist an ein Halteglied 104 angeschlossen. Der Ausgang des Und-Gatters 111 ist mit einem Halteglied 103 verbunden. Ebenfalls in die Halteglieder 103 und 104 führt eine Synchronisationsleitung aus einer Steuerung 108. Diese Synchronisationsleitung ist auch mit einem Impulsgenerator 105 verbunden. Die Ausgänge der Halteglieder 103, 104 und des Impulsgenerators 105 sind an ein Oder-Gatter 106 angeschlossen. Der Ausgang dieses Oder- Gatters 106 führt zu dem Schaltmittel 107 und steuert dieses. Das Schaltmittel 107 verbindet den Pumpenmotor 100 mit, bzw. trennt den Pumpenmotor 100 von einer Versorgungsspannung Ubat. Der Ausgang des Oder-Gatters 106 wird darüberhinaus auch in die Steuerung 108 geführt. Aus einer übergeordneten Logik, z. B. von ABS, ASR, FDR wird über eine Leitung 109 die Pumpenanforderung an die Steuerung 108 übertragen.

Die Wirkungsweise der in Fig. 1 gezeigten Schaltungsanordnung wird im Folgenden beschrieben. Dabei wird die, am Motor der Pumpe 100 einer Bremsanlage anliegende Spannung UM abgegriffen und zwei Vergleichsmitteln 101, 102 zugeführt.

Neben der Verwendung der analogen Größe für die Motorspannung UM ist z. B. für die Verwendung in einem Rechnerprogramm das Einlesen und Aufbereiten von UM nötig. Für die erfindungsgemäße Benutzung der Motorspannung UM ist somit die in ihr enthaltene Information entscheidend und kann ebenso analog wie digital Verwendung finden.

Im Vergleichsmittel 101 wird die Motorspannung UM mit einer fest vorgegebenen, z. B. von Fahrzeugtyp und/oder Bremsanlage (Anordnung, Bremsflüssigkeitsvolumen, etc.) abhängigen Schwellspannung Us verglichen. Ebenso wird die Motorspannung UM im zweiten Vergleichsmittel 102 mit einer hier niedrigeren, ebenfalls fest vorgegebenen Sicherheitsschwelle Uss verglichen. Das Ergebnis des Vergleichs in Vergleichmittel 102 wird allerdings nur in einem ersten Zeitintervall T1Max nach Beginn der Taktperiode TTakt ausgewertet. Dazu wird das Und-Gatter 110 nur für dieses erste Intervall T1Max von der Steuerung 108 freigeschaltet. In diesem ersten Zeitintervall T1Max des Taktbetriebes wird ebenfalls das Unterschreiten der Schwellspannung Us durch UM geprüft, worauf dann auch Gatter 111 durchgeschalten wird. In den folgenden Abtastintervallen dT einer Taktperiode TTakt, also nach T1Max wird durch die Steuerung 108 lediglich das zweite Und-Gatter 111 freigeschaltet. Im ersten Zeitintervall T1Max werden somit die Signale aus Vergleichsmittel 101 und 102 in das Halteglied 103 und 104 durchgeschaltet. Bei Erreichen der Sicherheitsschwelle Uss durch die Motorspannung UM im ersten Intervall T1Max wird das, durch diesen Vergleich aus dem Vergleichsmittel 102 entstehende Signal in dem Halteglied 104 für eine Zeit TAnstMax auf das Oder-Gatter 106 geschaltet. Dadurch wird das Schaltmittel 107 für die Zeit TAnstMax in die Schaltstellung gesetzt, in welcher es den Pumpenmotor 100 mit der Versorgungsspannung Ubat verbindet.

Damit wird für die Zeit TAnstMax eine Vollansteuerung durchgeführt, was ein Ausschalten der Pumpe am Taktende verhindert. Wird Uss im ersten Intervall T1Max des Taktbetriebes durch UM nicht erreicht, sondern lediglich die Schwellspannung Us, so liegt nach dem Durchschalten des Vergleichsergebnisses aus Vergleichsmittel 101 in das Halteglied 103 der Pumpenmotor 100 bis zum Ende der Taktperiode TTakt an Spannung. Somit wird durch das Halteglied 103 dieses Vergleichsergebnis bis zum Ende der Ansteuertaktperiode TTakt auf das Oder-Gatter 106 geschaltet. Damit wird das Schaltmittel 107 für die Zeit TPein = TTakt - TPaus in die Schaltstellung gesetzt, in welcher es den Pumpenmotor 100 mit der Versorgungsspannung Ubat verbindet. Innerhalb einer Taktperiode TTakt ist dabei TPaus die Ausschaltzeitdauer der Pumpe, die in diesem Fall durch das Erreichen der Schwellspannung Us durch die Motorspannung UM beendet wird. Die Halteglieder 103, 104 können z. B. durch Kippschaltungen, Abtast- und Halteglieder, etc. bzw. durch programmtechnische Äquivalente (vgl. Fig. 2) realisiert werden. Wichtig in diesem Zusammenhang ist vor allem, daß nur das Signal, das bei Erreichen der jeweiligen Schwelle Us oder Uss durch die Motorspannung UM von den Vergleichsmitteln 101, 102 über die Gatter 110, 111 in die Glieder 103, 104 durchgeschalten wird, für die jeweils gewünschte Zeit TAnstMax oder TPein aufrechterhalten wird, und so der Pumpenmotor 100 mit der Versorgungsspannung Ubat für diese Zeitdauern verbunden ist. Bei Nichterreichen der jeweiligen Schwellwerte Us oder Uss wird das dann entstehende Vergleichssignal nicht für die vorgegeben Zeiten TAnstMax oder TPein aufrecht erhalten. Mit den beiden Signalen aus den Haltegliedern 103 und 104 wird als drittes ein Signal aus einem Impulsgenerator 105 mit einer Pulspausezeit TPausMax dem Oder-Gatter 106 zugeführt. Die Impulserzeugung kann in diesem Zusammenhang ebenfalls mit einem Frequenzgenerator, o. ä. realisiert werden. Die vorgegebene maximale Pumpenausschaltzeit TPausMax beginnt mit der Ansteuertaktperiodendauer TTakt und endet vor Ablauf derselben. Nach der Zeit TPausMax wird vom Impulsgenerator ein Ansteuerimpuls über das Oder-Gatter 106 auf das Schaltmittel 107 geschaltet, der bis zum Ende der Ansteuertaktperiode TTakt dauert. Damit wird das Schaltmittel 107 für die Zeit TPeinMin = TTakt - TPausMax in die Schaltstellung gesetzt, in welcher es den Pumpenmotor 100 mit der Versorgungsspannung Ubat verbindet. Es wird somit eine Mindesteinschaltzeit TPeinMin des Pumpenmotors 100 pro Ansteuertaktperiode TTakt gewährleistet. Das aus dem Oder- Gatter 106 resultierende Signal steuert dann das Schaltmittel 107, welches die Spannungsversorgung Ubat des Pumpenmotors 100 herstellt, bzw. unterbricht. Die beiden Halteglieder 103, 104 und der Impulsgenerator 105 sind in ihrem Startzeitpunkt mit dem Startzeitpunkt der Ansteuertaktzeit TTakt, der im Ausschaltzeitpunkt der Pumpe liegt, synchronisiert. Die Steuerung 108 dient zur Vollansteuerung für TAnstMax bei Regelbeginn, zum Freischalten des jeweiligen Vergleichsmittels 101, 102, durch das Freischalten des jeweiligen Und-Gatters 110, 111 und zur Synchronisation der dem Oder-Gatter 106 vorgeschalteten Elemente 103, 104, 105 mit dem Ansteuertakt. Als Eingangsgröße erhält die Steuerung 108 u. a. das Signal aus dem Oder-Gatter 106, welches auch das Schaltmittel 107 steuert. Aufgrund dessen ist für die Steuerung 108 bekannt wann der Pumpenmotor 100 von der Versorgungsspannung Ubat abgetrennt wird. Dadurch wird die Initierung des Ansteuertaktes TTakt nach dem Abtrennen des Pumpenmotors 100 von Ubat, z. B. nach einer Vollansteuerphase mit TAnstMax ermöglicht. Statt oder zugleich mit diesem Eingangssignal ist ein Zähler in der Steuerung denkbar, womit der Ausschaltzeitpunkt der Pumpe nach der Vollansteuerung ermittelt wird. Der Startzeitpunkt für die Pumpenansteuerung ist bei stillstehender Pumpe eine Pumpenanforderung, welche ebenfalls als Eingangssignal für die Steuerung 108 dient und aus der übergeordneten Reglerlogik 109 (z. B. ABS/ASR/FDR) stammt.

In Fig. 2 ist der Ablauf zur Pumpenansteuerung des speziellen Ausführungsbeispiels in einem Flußdiagramm dargestellt. Damit wird die Funktion der Ansteuerschaltung in Fig. 1 durch ein programmtechnisches Äquivalent, z. B. in einem Steuergerät realisiert. Pumpe Ein und Pumpe Aus bedeuten in den Blöcken 201, 211, 216, 216a und 204 des Flußdiagramms das Verbinden, bzw. Trennen von Pumpenmotor 100 und Versorgungsspannung Ubat durch ein entsprechendes Schaltmittel. Ausgangspunkt ist eine Pumpenanforderung 200 aus einer übergeordneten Logik für einen Druckaufbau auf der Druckseite bzw. einen Druckabbau auf der Saugseite. Diese Pumpenanforderung 200 kann sich z. B. aus einer Radinstabilitätserkennung bei ABS oder ASR ebenso wie aus dem Bemerken einer Fahrzeuginstabilität bei FDR ergeben, und wird von einer entsprechenden Logik 109a signalisiert. Die Pumpenanforderung 200 erzeugt somit den Regelungsbeginn 201, zu welchem ein Zähler zur Erfassung der Zeit für die Vollansteuerung TAnst rückgesetzt wird. Ebenfalls in 201 wird die Zeitdauer für die Vollansteuerung TAnstMax festgelegt. In Abständen der Abtastzeit dT wird dann der Zähler weitergeschaltet 202 und die Zeitbedingung für die maximale Zeit der Vollansteuerung TAnstMax überprüft 203. Die Blöcke 202 und 203 im Flußdiagramm entsprechen der Funktion des Haltegliedes 104 in Fig. 1. In Block 214/1 wird nach jedem Abtastschritt überprüft, ob die Pumpenanforderung aus Block 200 noch vorhanden ist oder nicht. Besteht die Pumpenanforderung nicht mehr, so wird der Ansteuervorgang abgebrochen und die Pumpe abgeschaltet 216. Dies wird an die übergeordnete Logik 109a signalisiert. Kurzzeitige Fehlsignale führen dadurch nicht zum Durchlaufen der gesamten Ansteuersequenz. Diese Funktionalität ist in den Blöcken 214/1, 214/2, 214/3 und 214/4 identisch, lediglich die Position dieser Blöcke im Ablaufdiagramm Fig. 2 ist unterschiedlich. Ist die Pumpenanforderung weiterhin aktiv, so wird die Pumpe im ersten Zyklus voll angesteuert. Nach Ablauf der Vollansteuerzeit TAnstMax wird die Pumpe von der Spannungsversorgung abgetrennt 204. Dies ist im Programm der Startzeitpukt der Ansteuertaktperiode TTakt und in Fig. 1 der Synchronisationszeitpunkt für die Halteglieder 103, 104 sowie den Impulsgenerator 105. Das Einschalten der Pumpe bei Regelbeginn 201 kann in der Ansteuerschaltung nach Fig. 1 durch das Durchschalten des Vergleichsergebnisses aus Vergleichsmittel 102 über Gatter 110 realisiert werden, da der Pumpenmotor 100 zu diesem Zeitpunkt noch nicht angelaufen ist und damit die Motorspannung UM unterhalb der Sicherheitsschwelle Uss liegt. In Fig. 2 in Block 204 wird nun die Zählervariable für die Ausschaltzeit TPaus des Pumpenmotors 100 rückgesetzt sowie die Ansteuertaktperiode TTakt und die maximale Ausschaltzeit der Pumpe TPausMax pro Ansteuertaktperiode festgelegt. Dabei beginnt die Periodendauer des Ansteuertaktes TTakt erstmalig mit dem Abtrennen des Pumpenmotors 100 von der Spannungsversorgung Ubat. Ausgehend von dieser Initialisierung 204, die in Fig. 1 durch die Steuerung 108 durchgeführt wird, wird nun die Ausschaltzeit des Pumpenmotors TPaus als auch die Zeitdauer des ersten Intervalls T1 durch aufsummieren der Abtastintervalle dT in 207 hochgezählt. Eine Überprüfung in 205, ob durch den Abfall der eingelesenen Motorspannung UM die Sicherheitsschwelle Uss erreicht wurde, wird nur innerhalb des ersten Zeitintervalls T1Max nach Abtrennung des Pumpenmotors 100 von der Spannungsversorgung 204 durchgeführt. Dazu wird in Block 208 vor dem ersten Schleifendurchlauf der getakteten Ansteuerung einerseits die maximale Länge T1Max des Zeitintervalls T1 festgelegt und zum zweiten die Zählvariable T1 für das Intervall zurückgesetzt. In Block 206 wird überprüft, ob sich der Durchlauf im ersten Zeitintervall T1 befindet und damit das Erreichen der Schwelle Uss abgefragt werden soll 205. Denn für den Fall, daß die Motorspannung UM im ersten Intervall T1Max die Sicherheitsschwelle Uss erreicht, wird nach der Erfindung eine Vollansteuerung des Pumpenmotors 100 wie bei Regelungsbeginn 201, 202, 203 notwendig und der Pumpenmotor 100 für die Zeit TAnstMax mit der Versorgungsspannung Ubat verbunden. Alternativ kann auch eine von TAnstMax unterschiedliche Ansteuerzeit TAnstMaxA wie im gestrichelten Teil von Fig. 2 (201a, 202a, 203a, 214/4, 216a) dargestellt für die Pumpenansteuerung nach Erreichen von Uss durch UM vorgegeben werden. Ist die Sicherheitsschwelle Uss nicht erreicht, wird einerseits das Erreichen der Spannungsschwelle Us kontrolliert 209, was der Signalfolge über Vergleichsmittel 101 und Gatter 111 in Fig. 1 entspricht, zum anderen wird geprüft ob durch TPaus die maximale Ausschaltzeit der Pumpe TPausMax erreicht ist 210.

Dadurch wird die Mindesteinschaltzeit der Pumpe TPeinMin = TTakt - TPausMax garantiert. Diese Funktion wird in Fig. 1 vom Impulsgenerator 105 wahrgenommen. Wenn weder die Schwelle Us, noch die maximale Ausschaltzeit TPausMax erreicht ist, bleibt der Pumpenmotor weiter von der Spannungsversorgung Ubat abgetrennt. Sollte eine der beiden Bedingungen 209, 210 erfüllt sein, wird die Spannungsversorgung Ubat des Pumpenmotors durch das Schaltmittel 107 wieder hergestellt 211. Gleichzeitig wird nun eine Zählervariable TPein initialisiert, die als Maß für die Einschaltdauer der Pumpe dienen kann 211. Die Einschaltzeit TPein wird in einem Zähler in Abtastschritten dT gezählt 212, was der Funktion des Haltegliedes 103 aus Fig. 1 entspricht. Die Einschaltzeit der Pumpe TPein soll trotz garantierter Mindesteinschaltzeit TPeinMin erfindungsgemäß in Summe mit der Ausschaltzeit TPaus die Taktperiodendauer TTakt nicht überschreiten, wenn die Pumpe getaktet angesteuert wird. In dem Moment, in dem die Taktzeit TTakt durch die Summe aus TPein und TPaus erreicht ist 213, wird die Hydraulikpumpe wieder von der Spannungsversorgung Ubat abgetrennt. Dadurch wird in der getakteten Ansteuerphase auf einfache Art ein PWM-Signal erzeugt, das die Vorteile bezüglich einer geringeren Geräuschentwicklung beinhaltet und darüberhinaus größere Sicherheit durch die Mindesteinschaltzeit pro Taktperiode gewährleistet.

In Fig. 3 wird nun der dadurch entstehende Verlauf der Motorspannung UM und das Pumpenansteuersignal UP, hervor­ gerufen durch das Oder-Gatter 106 in Fig. 1 dargestellt. Bei Regelbeginn t0 (201), also nach einer Pumpenanforderung 200 durch die übergeordnete Logik 109 bzw. 109a erfolgt die Vollansteuerung für die Dauer TAnstMax (t1 - t0). Die Dauer der Vollansteuerung TAnstMax ist z. B. abhängig vom Fahrzeugtyp und/oder der eingesetzten Bremsanlage aufgrund von Meßwerten fest vorgegeben. Die Phase der Vollansteuerung endet mit dem Ausschalten der Pumpe 204 nach TAnstMax bei t1. Danach wird die Pumpe mit der vorgebbaren Taktperiode TTakt (t2 - t1) angesteuert, weil nach der Vollansteuerphase die volle Pumpenmotorleistung nicht notwendig ist. Erreicht dabei die Motorspannung UM den Schwellwert Us t4 (209), so wird die Pumpe vom nächsten Abtastzeitpunkt t5 bis zum Ende der Taktperiode TTakt bei t6 wieder eingeschaltet 211, 212, 213. Die Zeitdifferenz t5 - t4 vom Erkennen des Erreichens des Schwellwertes Us und dem Einschalten des Pumpenmotors 100 entsteht durch die verwendete Abtastzeit dT. Wird nun im Falle einer hydraulischen Bremsanlage Bremsflüssigkeit gegen einen hohen Druck im Bremskreis gefördert, so fällt die Motorspannung UM schneller ab. Wird hingegen Bremsflüssigkeit gegen einen geringeren Druck gefördert fällt die Motorspannung UM langsamer ab. Aufgrund der durch den Vergleich der verschieden schnell abfallenden Motorspannung UM mit der vorgegebenen Spannungsschwelle Us zustandekommenden unterschiedlichen Einschaltzeitpunkte 211 des Pumpenmotors 100 entstehen unterschiedlich lange Einschaltdauern TPein und damit wird das Ansteuersignal UP in der Pulsweite moduliert. Wird hingegen die Schwelle Us durch die Motorspannung UM nicht erreicht 209, so wird nach Ablauf der maximalen Ausschaltzeit des Pumpenmotors TPausMax t3 - t1 (210) die Pumpe bis zum Ende der Ansteuertaktperiode TTakt t2 eingeschaltet. Daraus entsteht somit die Mindesteinschaltzeit TPein t2 - t3 des Pumpenmotors pro Ansteuertaktperiode TTakt t2 - t1. Erreicht die Motorspannung UM direkt nach dem Ausschalten des Pumpenmotors 100, also innerhalb des ersten Zeitintervalls T1Max 208, 206 die Sicherheitsschwelle Uss t7 205, so wird wie zu Regelbeginn 201 t0 eine Vollansteuerung t8 201, 202, 203 für TAnstMax durchgeführt. Dadurch wird garantiert, daß die Pumpe bei großer Belastung, wie z. B. negativem µ-Sprung, Schlechtweg oder großem Vordruck, die benötigte Förderleistung aufbringt. Alternativ könnte hierbei eine zu TAnstMax unterschiedliche Zeit TAnstMaxA wie im gestrichelten Teil von Fig. 2 Verwendung finden. Die Zeitdifferenz t8 - t7 ist wieder durch die Abtastzeit dT bestimmt. Nach Ablauf von TAnstMax t9 wird der Pumpenmotor 100 dann wieder von der Versorgungsspannung Ubat abgetrennt 204.

Mögliche Alternativen, sonstige Besonderheiten

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Ausführungsbeispiels ist die Verwendung verschiedener, fest vorgegebener Zeitdauern TAnstMax bzw. TAnstMaxA, einerseits für die Vollansteuerung zu Regelbeginn 201 TAnstMax (t0 Fig. 3) und andererseits für die Vollansteuerung bei Erreichen der Sicherheitsschwelle Uss (t8 Fig. 3, z. B. TAnstMaxA). Ferner ist eine variable Vorgabe der Dauer der Vollansteuerung TAnstMax aufgrund bestimmter Werte wie z. B. den Druckverhältnissen im Bremskreis, der Pumpenmotordrehzahl, der Motorspannung UM, der Versorgungsspannung Ubat, etc. zweckmäßig. Die Verwendung unterschiedlicher Zeitdauern für die Vollansteuerung ist in Fig. 2 im gestrichelten Teil offenbart. Dabei wird in Block 201a, 202a und 203a eine Zeit TAnstMaxA, die sich von TAnstMax unterscheidet, verwendet. Die Funktion der einzelnen Blöcke des gestrichelten Teils von Fig. 2 (201a, 202a, 203a) ist bis auf die Verwendung von TanstMaxA identisch mit den Blöcken 201, 202 und 203 in Fig. 2. In Block 214/4 wird wie in 214/1 geprüft, ob die Pumpenanforderung noch Bestand hat. Ist dies nicht der Fall, wird die Pumpe in Block 216a abgeschaltet und dies an die Logik 109a signalisiert.

Ebenso wäre es zweckmäßig die im Ausführungsbeispiel verwendeten Schwellwerte Us, Uss nicht fest vorzugeben, sondern sie z. B. abhängig von den Druckverhältnissen im Bremskreis, der Pumpenmotordrehzahl, der Motorspannung UM, der Versorgungsspannung Ubat, etc. im Regelvorgang variabel einzuspeisen. Auch die Beschränkung auf zwei verwendete Schwellwerte muß nicht aufrechterhalten werden. Es ist denkbar einsatzbezogen mehr als zwei oder sogar nur einen Schwellwert zu verwenden.

Weiterhin wäre es bei der getakteten Ansteuerung vorteilhaft, diese nicht auf nur die eine, hier verwendete Taktperiode TTakt festzulegen. In einer weiteren Ausgestaltung wäre auch eine individuelle, variable Taktfestlegung in Block 204 des Flußdiagramms in Fig. 2, eventl. abhängig von bestimmten Parametern, für jede einzelne Pumpenanforderung 200 von Vorteil. Dabei könnten den verschiedenen Taktzeiten auch unterschiedliche Schwellwerte zugeordnet sein.

Der Regelbeginn 201 erfolgt im Ausführungsbeispiel als Reaktion auf eine Pumpenanforderung 200 der übergeordneten Logik. Im Ausführungsbeispiel sind dafür z. B. Antiblockiersystem, Antriebsschlupfregelung und Fahrdynamikregelung herangezogen. Dabei sind auch andere Regelsysteme denkbar. Bei z. B. einer adaptiven Fahrregelung (ACC) muß es aufgrund einer Pumpenanforderung 200 nicht zu einem Bremseneingriff kommen. Eine mögliche Auffahrgefahr auf das vorausfahrende Fahrzeug und eine damit lediglich beabsichtigte Verzögerung des eigenen Fahrzeugs führt zu einer Pumpenanforderung 200. Ausgangspunkt für eine Pumpenanforderung 200, und damit des Regelbeginns 201 ist also jede gewünschte Druckveränderung im Bremskreis, unabhängig vom eingesetzten Regelsystem.

Desweiteren sind die Verfahren zur Ansteuerung nicht auf ein hydraulisches Bremssystem beschränkt. Ebenso wäre die Anwendung bei einem z. B. elektro-hydraulischen, pneumatischen, elektro-pneumatischen, o. ä. Bremssystem denkbar.

Durch die erfindungsgemäße Einführung einer Mindesteinschaltzeit TPeinMin der Pumpe, welche auch bei ausschließlich getakteter Ansteuerung der Pumpe Verwendung finden kann, sind in dem Ausführungsbeispiel gemäß den selbständigen Ansprüchen verschiedene Verfahren zur Ansteuerung einer Pumpe in einem Bremssystem benannt.

Claims (11)

1. Verfahren zur Ansteuerung einer Pumpe (100) zur Hilfsdruckversorgung einer Fahrzeugbremsanlage mit folgenden Arbeitsschritten:
bei einer Pumpenanforderung (200) wird die Pumpe (100) in einer ersten Phase für eine bestimmte vorgebbare Zeit (TAnstMax) an Spannung (Ubat) gelegt (201) und voll bestromt,
danach wird die Pumpe (100) in einer zweiten Phase mit wenigstens einem für wenigstens ein Zeitintervall (t1-­ t7) konstanten, vorgebbaren Ansteuertakt (TTakt) als Summe aus Puls- und Pulspausenzeit beaufschlagt, wobei in der zweiten Phase ein Ansteuerimpuls zum Einschalten der Pumpe (100) abhängig von wenigstens einer Bedingung erzeugt wird, wobei für eine erste Bedingung eine Motorspannung (UM) gemessen und mit einem Spannungsschwellwert (Us) verglichen wird (209) und die erste Bedingung ein Erreichen des Spannungsschwellwertes (Us) durch die Motorspannung (UM) ist.

2. Verfahren zur Ansteuerung einer Pumpe (100) zur Hilfsdruckversorgung einer Fahrzeugbremsanlage mit folgenden Arbeitsschritten:
Die Pumpe (100) wird mit wenigstens einem für wenigstens ein Zeitintervall (t1-t7) konstanten, vorgebbaren Ansteuertakt (TTakt) als Summe aus Puls- und Pulspausenzeit beaufschlagt, wobei ein Ansteuerimpuls zum Einschalten der der Pumpe (100) abhängig von wenigstens einer Bedingung erzeugt wird, wobei für eine erste Bedingung eine Motorspannung (UM) gemessen und mit einem Spannungsschwellwert (Us) verglichen wird (209) und die erste Bedingung ein Erreichen des Spannungsschwell­ wertes (Us) durch die Motorspannung (UM) ist und für eine zweite Bedingung eine Ausschaltzeit (TPaus) der Pumpe (100) ermittelt und eine maximale Ausschaltzeit (TPausMax) der Pumpe (100) pro Periode des Ansteuertaktes (TTakt) vorgegeben wird, wobei die zweite Bedingung ein Erreichen der maximalen Ausschaltzeit (TPausMax) durch die Ausschaltzeit (TPaus) der Pumpe (100) pro Periode des Ansteuertaktes (TTakt) ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für eine zweite Bedingung eine Ausschaltzeit (TPaus) der Pumpe (100) ermittelt und eine maximale Ausschaltzeit (TPausMax) der Pumpe (100) pro Periode des Ansteuertaktes (TTakt) vorgegeben wird, wobei die zweite Bedingung ein Erreichen der maximalen Ausschaltzeit (TPausMax) durch die Ausschaltzeit (TPaus) der Pumpe (100) pro Periode des Ansteuertaktes (TTakt) ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für eine dritte Bedingung ein weiterer Spannungsschwellwert (Uss) vorgegeben wird und die dritte Bedingung ein Erreichen des weiteren Spannungsschwellwertes (Uss) durch die Motorspannung (UM) ist, wobei die Pumpe dann für eine bestimmte, vorgebbare Zeit (TAnstMax) an Spannung (Ubat) gelegt (201) und voll bestromt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Erreichen des weiteren Spannungsschwellwertes (Uss) in einem bestimmten Zeitintervall (T1Max) überprüft wird und bei Erreichen des weiteren Spannungsschwellwertes (Uss) die Pumpe für eine bestimmte vorgebbare Zeit (TanstMax) an Spannung (Ubat) gelegt (201) und voll bestromt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 1 und 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die bestimmte vorgebbare Zeit (TAnstMax) der ersten Phase und die bestimmte vorgebbare Zeit nach Anspruch 4 oder 5 (TAnstMax) variabel sind und sich voneinander unterscheiden (TAnstMaxA).

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine unterschiedliche Zahl von Schwellwerten (Us, Uss) verwendet wird, die vorgegeben oder variabel sind und daß den Schwellwerten (Us, Uss) unterschiedliche vorgegebene oder variable Taktzeiten (TTakt) und verschiedene vorgegebene oder variable Ansteuerzeiten (TanstMax, TAnstMaxA) zugeordnet werden.

8. Vorrichtung zur Ansteuerung einer Pumpe (100) zur Hilfsdruckversorgung einer Fahrzeugbremsanlage mit ersten Mitteln, die bei einer Pumpenanforderung (200) die Pumpe (100) in einer ersten Phase für eine bestimmte vorgebbare Zeit (TAnstMax) an Spannung (Ubat) legen (201) und voll bestromen und die Pumpe (100) in einer zweiten Phase mit wenigstens einem für wenigstens ein Zeitintervall (t1-­ t7) konstanten, vorgebbaren Ansteuertakt (TTakt) als Summe aus Puls- und Pulspausenzeit beaufschlagen, wobei die ersten Mittel in der zweiten Phase einen Ansteuerimpuls zum Einschalten der Pumpe (100) abhängig von wenigstens einer Bedingung erzeugen, wobei zweite Mittel enthalten sind, die für eine erste Bedingung eine Motorspannung (UM) messen und die ersten Mittel diese mit einem Spannungsschwellwert (Us) vergleichen (209) und die erste Bedingung ein Erreichen des Spannungsschwellwertes (Us) durch die Motorspannung (UM) ist.

9. Vorrichtung zur Ansteuerung einer Pumpe (100) zur Hilfsdruckversorgung einer Fahrzeugbremsanlage mit ersten Mitteln, die die Pumpe (100) mit wenigstens einem für wenigstens ein Zeitintervall (t1-t7) konstanten, vorgebbaren Ansteuertakt (TTakt) als Summe aus Puls- und Pulspausenzeit beaufschlagen, wobei die ersten Mittel einen Ansteuerimpuls zum Einschalten der Pumpe (100) abhängig von wenigstens einer Bedingung erzeugen, wobei zweite Mittel enthalten sind, die für eine erste Bedingung eine Motorspannung (UM) messen und die ersten Mittel diese mit einem Spannungsschwellwert (Us) vergleichen (209) und die erste Bedingung ein Erreichen des Spannungsschwellwertes (Us) durch die Motorspannung (UM) ist und dritte Mittel enthalten sind, die für eine zweite Bedingung eine Ausschaltzeit (TPaus) der Pumpe (100) ermitteln und die ersten Mittel eine maximale Ausschaltzeit (TPausMax) der Pumpe (100) pro Periode des Ansteuertaktes (TTakt) vorgeben, wobei die zweite Bedingung ein Erreichen der maximalen Ausschaltzeit (TPausMax) durch die Ausschaltzeit (TPaus) der Pumpe (100) pro Periode des Ansteuertaktes (TTakt) ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß dritte Mittel enthalten sind, die für eine zweite Bedingung eine Ausschaltzeit (TPaus) der Pumpe (100) ermitteln und die ersten Mittel eine maximale Ausschaltzeit (TPausMax) der Pumpe (100) pro Periode des Ansteuertaktes (TTakt) vorgeben, wobei die zweite Bedingung ein Erreichen der maximalen Ausschaltzeit (TPausMax) durch die Ausschaltzeit (TPaus) der Pumpe (100) pro Periode des Ansteuertaktes (TTakt) ist.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß vierte Mittel enthalten sind, die für eine dritte Bedingung einen weiteren Spannungsschwellwert (Uss) vorgeben und die dritte Bedingung ein Erreichen des weiteren Spannungsschwellwertes (Uss) durch die Motorspannung (UM) ist, wobei die ersten Mittel die Pumpe dann für eine bestimmte, vorgebbare Zeit (TAnstMax) an Spannung (Ubat) legen (201) und voll bestromen.