DE19937475A1 - Device and method for controlling a hydraulic brake system - Google Patents
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer hydraulischen Bremsanlage mit einer Einrichtung zum Einstellen eines Bremsdrucks über ein Ventil. Dieses Ventil wird von der Einrichtung entsprechend eines ermittelten Soll-Bremsdrucks über ein Ansteuersignal angesteuert, wobei das Ventil über ein elektromagnetisches Element, vorzugsweise eine Spule, betätigt wird.The present invention relates to a device and a Method for controlling a hydraulic brake system with a device for setting a brake pressure via a Valve. This valve is used by the facility accordingly a determined target brake pressure via a control signal controlled, the valve via an electromagnetic Element, preferably a coil, is actuated.
Solche Vorrichtungen finden insbesondere bei Fahrzeugregelsy stemen Anwendung, die eine intelligente Bremsanlage aufwei sen, welche in der Lage ist, unabhängig und/oder in Interak tion mit dem Fahrer eine gezielte Bremsung durchzuführen.Such devices are found particularly in vehicle control systems application that features an intelligent braking system sen who is able to work independently and / or in interac tion with the driver to perform targeted braking.
Bremsanlagen, welche eine Hochdruckhydraulik besitzen, benö tigen hierzu aufwendige Proportionalventile oder sind nur in der Lage, stufige Bremsdruckverläufe durch diskretes Ventil schalten darzustellen.Brake systems that have high-pressure hydraulics need elaborate proportional valves or are only in able to stage brake pressure profiles through a discrete valve switch represent.
Aus der DE 196 54 769 A1 ist ein Verfahren zum Erzeugen eines Bremssolldrucks bekannt, bei dem der Bremsmeßdruck erfaßt wird und ein Druckaufbausignal und ein Druckabbausignal an Ventile zum Einstellen des Bremssolldrucks ausgegeben werden. DE 196 54 769 A1 describes a method for generating a Brake target pressure is known, at which the brake measurement pressure is detected is and a pressure build-up signal and a pressure reduction signal Valves for setting the brake set pressure are output.
Aus der DE 196 20 037 A1 ist ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Ansteuern eines Magnetventils bekannt, das eine Spule und einen beweglichen Anker umfaßt. Zur Bewegung des Ankers wird die Spule mit Strom und/oder Spannung getak tet beaufschlagt. Durch unterschiedliche Ansteuerungen ist das Magnetventil wahlweise als Schaltventil oder als Druckbe grenzungsventil betreibbar.DE 196 20 037 A1 describes a method and a device device for driving a solenoid valve known that comprises a coil and a movable armature. For movement of the armature, the coil is clocked with current and / or voltage tet applied. Through different controls the solenoid valve either as a switching valve or as a pressure valve limit valve operable.
Ein Nachteil der oben beschriebenen Techniken liegt darin, daß der Regelungsprozeß für das Öffnen und Schließen des Ven tils nicht optimal gesteuert werden kann, wenn digital schal tende Ventile verwendet werden. Proportionalventile sind auf wendig und damit kostenintensiv. Weiterhin kann ein wieder holtes diskretes ventilschalten zum Erreichen stufiger Brems druckverläufe störenden Lärm erzeugen, wenn zum Aufbauen des Bremsdrucks diskrete Ventile wiederholt geöffnet und ge schlossen werden.A disadvantage of the techniques described above is that the regulatory process for opening and closing the Ven tils can not be optimally controlled if digital scarf valves are used. Proportional valves are open agile and therefore costly. Furthermore, one can again Get discreet valve switching to achieve stepped braking generate disturbing noise when building the Brake pressure discrete valves repeatedly opened and ge be closed.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Steuern einer hydraulischen Bremsanlage zu schaffen, die eine verbesserte Stabilisierung einer Ven tilansteuerung kostengünstig realisieren.The object of the present invention is a device and a method for controlling a hydraulic brake system to create an improved stabilization of a ven Realize tilan control inexpensively.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Erfassungseinheit, die einen Ist-Strom Iist und/oder eine Ist-Spannung Uist eines elektromagnetischen Elements erfaßt, wobei mit dem erfaßten Strom- und/oder Spannungssignal ein Ansteuersignal korrigiert werden kann.This object is achieved by a detection unit that an actual current I and / or an actual voltage U is detected an electromagnetic element, in which a drive signal can be corrected with the detected current and / or voltage signal.
Durch das Erfassen des Stromes und/oder der Spannung des elektromagnetischen Elements kann die Bewegung des Ventils stabilisiert werden, indem das Ansteuersignal mit dem Strom- und/oder Spannungssignal korrigiert wird. Das Öffnen und das Schließen des Ventils kann langsamer ablaufen, so daß auch stabile Mittelpositionen zwischen vollständig offenen und ge schlossenen Ventilen ereicht werden können.By detecting the current and / or the voltage of the electromagnetic element can cause the movement of the valve be stabilized by the control signal with the current and / or voltage signal is corrected. The opening and that Closing the valve can be slower, so too stable middle positions between fully open and ge closed valves can be reached.
Die Einrichtung zum Einstellen des Bremsdrucks kann eine Druckregelungsvorrichtung enthalten, mit einem Druckregler und einem Druckbeobachter. Der Druckbeobachter bestimmt aus dem an den Ventilen gemessenen Meßdruck pmess einen Ist-Druck Pist. Der Ist-Druck Pist wird einem Soll-Druck psoll entgegenge koppelt und einem Druckregler zugeführt, der einen Sollvolu menstrom Qsoll der Bremsflüssigkeit zum Erzeugen des Brems drucks ausgibt.The device for adjusting the brake pressure may include a pressure control device with a pressure regulator and a pressure observer. The pressure observer determined from the measured gauge pressure to the valves p a measured actual pressure P is. The actual pressure P is a target pressure p entgegenge coupled to and fed to a pressure regulator, the volume flow Q to a Sollvolu outputs the brake fluid pressure for generating the braking.
Weiterhin kann eine Volumenregelungsvorrichtung vorgesehen sein, die einen Volumenstromregler zum Umsetzen der Ansteuer signale für das Ventil aufweist und einen Volumenstrombeob achter, der einem dem Meßdruck pmess entsprechenden Istvolu menstrom Qist ermittelt. Dieser Istvolumenstrom Qist kann dem Sollvolumenstrom Qsoll entgegengekoppelt werden.May further include a volume control device can be provided which signals a volume flow regulator for converting the driving has for the valve and a Volumenstrombeob eighth, of the one measurement pressure corresponding pmess Istvolu volume flow Q is determined. This actual flow rate Q is can the desired flow rate Q to be contrary coupled.
Die gesamte Volumenregelungsvorrichtung kann zwischen der Druckregelungsvorrichtung und der Bremshydraulik angeordnet sein. Hiermit wird eine quasi kontinuierliche Volumenstromre gelung mittels eines Sliding-Mode-Regelansatzes über Ventil ströme realisiert. Die Druckregelung kann über die Volumen stromregelung erreicht werden.The entire volume control device can be between the Pressure control device and the brake hydraulics arranged his. This creates a quasi-continuous volume flow by means of a sliding mode control approach via valve currents realized. The pressure control can be done via the volume current control can be achieved.
Weiterhin kann die Steuerungsvorrichtung einen Aktuatorbewe gungsbeobachter aufweisen, der aus dem Ist-Strom Iist und/oder der Ist-Spannung Uist des elektromagnetischen Elements eine zeitliche Ableitung des Volumenstroms berechnet und diesen dem Volumenstromregler zur Steuerung der Ansteuersignale für das Ventil übergibt.May further, the control device having a Aktuatorbewe supply observer from the actual current I and / or the actual voltage U is calculated of the electromagnetic element a time derivative of volume flow and this passes the volume flow controller for controlling the drive signals for the valve.
Weiterhin kann eine Umrechnungsvorrichtung vorgesehen sein, die aus der Geschwindigkeit des Aktuators, die von dem Bewe gungsbeobachter ausgegeben wird, auf die zeitliche Änderung des Volumenstroms schließt. Diese zeitliche Änderung des Vo lumenstroms kann dem Volumenstromregler zur Steuerung der Schaltsignale zugeführt werden. stabilisiert den Regelungs prozeß besser, indem der Strom und/oder die Spannung des elektromagnetischen Elementes beobachtet werden, da die Bewe gung des Ventils beobachtet wird.Furthermore, a conversion device can be provided from the speed of the actuator, from the movement observation observer is issued on the temporal change of the volume flow closes. This temporal change in Vo lumen flow can be used to control the volume flow controller Switch signals are supplied. stabilizes the regulatory process better by the current and / or the voltage of the electromagnetic element can be observed because the Bewe movement of the valve is observed.
Aus dem Ist-Strom Iist und/oder der Ist-Spannung Uist des elek tromagnetischen Elements zur Betätigung des Ventils kann so mit auf die Geschwindigkeit der Ventilbewegung geschlossen werden. Aus dieser Geschwindigkeit kann wiederum ein Maß für die zeitliche Änderung des Volumenstroms abgeleitet werden. Diese Volumenstromänderung kann dem Volumenstromregler zur Verbesserung der Druckregelung zugeführt werden.From the actual current I is and / or the actual voltage U ist of the elec tromagnetic element for actuating the valve can be concluded with the speed of the valve movement. A measure of the change in the volume flow over time can be derived from this speed. This change in volume flow can be fed to the volume flow controller to improve the pressure control.
Der Volumenstromregler kann ein PID-Regler sein, wobei die zeitliche Änderung des Volumenstroms den Differentialanteil des PID-Reglers ersetzen kann.The volume flow controller can be a PID controller, whereby the temporal change in the volume flow the differential portion of the PID controller can replace.
Der Differentialanteil eines PID-Reglers wird normalerweise durch Differenzieren der Eingangsgröße berechnet. Hierfür wird bei der Berechnung der Ableitung nach der Zeit durch ein kleines Zeitintervall Δt geteilt. Dies macht die Berechnung ungenau. Durch direktes Zuführen des Differentialanteils von außen wird diese Regelgröße und damit der Regelungsprozeß verbessert.The differential portion of a PID controller is usually calculated by differentiating the input variable. Therefor is used in the calculation of the derivative over time by a small time interval Δt divided. This does the calculation inaccurate. By feeding the differential portion of this is the controlled variable and thus the control process improved.
Die Aufgabe wird weiterhin durch die Merkmale des unabhängi gen Verfahrensanspruchs gelöst.The task is further characterized by the characteristics of the independent resolved gene procedural claim.
Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand der beiliegenden schematischen Zeichnungen beispielhaft erklärt. Hierbei zei genFurther advantages of the invention will become apparent from the accompanying schematic drawings explained by way of example. Here zei gene
Fig. 1 einen schematischen Aufbau eines Sitzventils, Fig. 1 shows a schematic structure of a seat valve,
Fig. 2 den generellen Aufbau der erfindungsgemäßen Druck regelung als Blockschaltbild, Fig. 2 shows the general structure of the pressure regulation according to the invention as a block diagram,
Fig. 3 den Aufbau zur Berechnung des Sollvolumenstroms aus dem Strom und/oder der Spannung des elektromagneti schen Elements. Fig. 3 shows the structure for calculating the target volume flow from the current and / or voltage of the electromagnetic element's.
In Fig. 1 ist ein Ventil 10 gezeigt, das auf einem Ventilsitz 11 aufsitzen kann. Weiterhin ist ein Aktuator 12 vorgesehen, der von einem elektromagnetischen Element 13 umgeben ist. Ei ne Feder 14 drückt das Ventil 10 auf den Ventilsitz 11. Sitzt das Ventil 10 auf dem Ventilsitz 11 auf, so ist der Volumen strom der Hydraulikflüssigkeit Null. Wird das Ventil 10 vom Sitz abgehoben, strömt Flüssigkeit in den Zwischenraum zwi schen Ventilsitz 11 und Ventil 10.In Fig. 1, a valve 10 is shown, which can be seated on a valve seat 11. Furthermore, an actuator 12 is provided, which is surrounded by an electromagnetic element 13 . A spring 14 presses the valve 10 onto the valve seat 11 . If the valve 10 is seated on the valve seat 11 , the volume flow of the hydraulic fluid is zero. If the valve 10 is lifted from the seat, liquid flows into the space between the valve seat 11 and valve 10 .
In Fig. 2 ist einerseits ein Regelkreis für den Druck und an dererseits ein Regelkreis für den Volumenstrom gezeigt. Bei dem ersten Regelkreis wird als Vorgabe ein Solldruck Psoll für das Bremssystem eingegeben. Dieser erste Regelkreis umfaßt einen Subtrahierer 27, einen Druckregler 20 und einen Druck beobachter 21. Der Druckregler 20 und der Druckbeobachter 21 bilden eine Druckregelungsvorrichtung 15. Der Druckbeobachter 21 ermittelt dabei aufgrund eines gemessenen Meßdruckes pmess in der Hydraulik 23 einen Ist-Druck pist. Dieser wird am Sub trahierer 27 vom Solldruck Psoll zu Beginn des Regelkreises abgezogen, wobei anschließend die Differenz vom Druckregler 20 weiterverarbeitet wird. Bei dieser erfindungsgemäßen Aus führungsform meldet der Druckregler 20 weitere Zustände an den Druckbeobachter 21, mit denen sich das Modell der Druck beobachtung abgleichen läßt. Der Druckregler 20 gibt einen Volumenstrom Qsoll aus. Dieser Sollvolumenstrom Qsoll ist Ein gangsgröße eines zweiten Subtrahierers 28.In FIG. 2, a control circuit for printing and is the one hand, the other hand shown a control loop for the volume flow. In the first control circuit, a target pressure P target is entered for the brake system as a default. This first control circuit comprises a subtractor 27 , a pressure regulator 20 and a pressure observer 21 . The pressure regulator 20 and the pressure observer 21 form a pressure control device 15 . The pressure monitor 21 determines it based on a measured measurement pressure p measured in the hydraulic 23 an actual pressure p. This is trahierer on the sub 27 to the target pressure P drawn off at the beginning of the control loop, after which the difference is further processed by the pressure regulator 20th In this embodiment of the invention, the pressure regulator 20 reports further states to the pressure observer 21 with which the model of the pressure observation can be compared. The pressure regulator 20 outputs a volume flow Q Soll . To Q This desired flow rate is an output variable of a second subtracter 28th
Der in der Hydraulik 23 gemessene Druck pmess wird in einen Volumenstrombeobachter 22 eingegeben. Dieser gibt einen Ist volumenstrom Qist an den Subtrahierer 28 weiter, der Qist von Qsoll abzieht. Das Differenzsignal Qsoll-Qist wird an einen Vo lumenstromregler 24 geleitet. Dieser Volumenstromregler 24 gibt schließlich Schaltsignale zum Schalten der Ventile an die Hydraulik 23 weiter. Ein Aktuatorbewegungsbeobachter 25 ermittelt aus den Kenngrößen des elektromagnetischen Elements 13, dem Strom Iist und/oder der Spannung Uist die Geschwindig keit des Aktuators 12 und somit des Ventils 10. Eine Umrech nungseinrichtung 26 berechnet aus der Geschwindigkeit des Ak tuators 12, der ein Ventilschieber oder ein Magnetanker sein kann und der Geschwindigkeit des Ventils (10) entspricht mit der Proportionalitätskonstante K eine zeitliche Änderung des Volumenstroms . Diese zeitliche Ableitung des Volumenstroms der Hydraulikflüssigkeit wird an den Volumenstromregler 24 gegeben, der dieses Signal zur Regelung der Bremsventile in der Bremshydraulik 23 verwendet. Der Volumenstromregler 24, der Volumenstrombeobachter 22, der Aktuatorbewegungsbeobach ter 25 und die Umrechnungseinrichtung 26 bilden eine Volumen regelungsvorrichtung 16.The pressure p meas measured in the hydraulics 23 is input into a volume flow monitor 22 . This passes an actual volume flow Q ist to the subtractor 28 , which subtracts Q ist from Q soll . The difference signal Q soll -Q ist is passed to a volume flow controller 24 . This volume flow controller 24 finally transmits switching signals for switching the valves to the hydraulics 23 . A Aktuatorbewegungsbeobachter 25 determines from the parameters of the electromagnetic element 13, the current I and / or the voltage U is the VELOCITY ness of the actuator 12 and thus the valve 10th A conversion device 26 calculates from the speed of the actuator 12 , which can be a valve slide or a magnet armature, and the speed of the valve ( 10 ) corresponds to the proportionality constant K, a change in the volume flow over time. This time derivative of the volume flow of the hydraulic fluid is given to the volume flow controller 24 , which uses this signal to regulate the brake valves in the brake hydraulics 23 . The volume flow controller 24 , the volume flow monitor 22 , the actuator movement monitor 25 and the conversion device 26 form a volume control device 16 .
In Fig. 3 ist der Regelkreis für die Berechnung der Aktuator geschwindigkeit näher dargestellt. Eingangsgröße ist die Spannung Uist des elektromagnetischen Elementes 13. Diese wird an ein Modell des Hubmagneten 30 angelegt, das ein Modell strom IModell des Hubmagneten an den Subtrahierer 32 ausgibt. Eine weitere Eingangsgröße des Subtrahierers 32 ist der Strom I des elektromagnetischen Elementes bzw. Magneten. Der Sub trahierer 32 berechnet hieraus einen Fehlerstrom IFehler des Ma gneten, der über die Fehlerbewertung 31 wieder an den Eingang des Regelkreises rückgekoppelt wird. Dieser Fehlerstrom IFehler ist direkt proportional zur Geschwindigkeit des Aktuators 12. Mit der Umrechnungsvorrichtung 26 wird schließlich aus der Geschwindigkeit des Aktuators 12 die zeitliche Änderung des Volumenstroms berechnet.In Fig. 3, the control loop for the calculation of the actuator speed is shown in more detail. The input variable is the voltage U ist of the electromagnetic element 13 . This is applied to a model of the lifting magnet 30 , which outputs a model current I model of the lifting magnet to the subtractor 32 . Another input variable of the subtractor 32 is the current I of the electromagnetic element or magnet. From this, the subtractor 32 calculates an error current I error of the magnet, which is fed back to the input of the control loop via the error evaluation 31 . This fault current I fault is directly proportional to the speed of the actuator 12 . With the conversion device 26 , the change in volume flow over time is finally calculated from the speed of the actuator 12 .
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Bremsanlagen von Kraftfahrzeugen begrenzt, sondern kann überall dort einge setzt werden, wo hydraulische Bremsanlagen verwendet werden. Mit der erfindungsgemäßen Ausführungsform zur Steuerung der Bremsanlage wird die Bewegung eines an sich digital schalten den Sitzventils stabilisiert, so daß auch stabile Zwischenla gen zwischen geschlossenem Ventil und offenem Ventil reali siert werden können. Es kann somit mit diskreten Ventilen ein gleitendes Ventilschalten erreicht werden, indem die zeitli che Änderung des Volumenstroms zur Korrektur der Ansteuerung der Ventile verwendet wird.The present invention is not applicable to braking systems from Motor vehicles limited, but can be turned anywhere wherever hydraulic brake systems are used. With the embodiment according to the invention for controlling the Brake system will digitally switch the movement of yourself the seat valve stabilized, so that also stable intermediate between closed valve and open valve can be settled. It can therefore be used with discrete valves sliding valve switching can be achieved by the time che change of the volume flow to correct the control of the valves is used.
Claims (8)
- - Ansteuern des Ventils (10) über Ansteuersignale entspre chend eines von der Einrichtung ermittelten Soll- Bremsdrucks psoll, wobei das Ventil über eine elektroma gnetische Einheit (13) betätigt wird,
- - Erfassen eines Ist-Stroms Iist und/oder einer Ist- Spannung Uist des elektromagnetischen Elements (13), und
- - Korrigieren des Ansteuersignals mit dem erfaßten Strom- und/oder Spannungssignals.
- - driving the valve (10) via control signals accordingly is one of the means determined desired braking pressure p is intended, wherein the valve is actuated via an electromag netic unit (13),
- - Detecting an actual current I ist and / or an actual voltage U ist of the electromagnetic element ( 13 ), and
- - Correcting the control signal with the detected current and / or voltage signal.
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