DE19959706B4

DE19959706B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Regelung des Bremsmomentes eines Bremskraftreglers an wenigstens einem Rad eines Kraftfahrzeugs

Info

Publication number: DE19959706B4
Application number: DE19959706A
Authority: DE
Inventors: Johannes Schmitt; Andreas Zoebele
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-12-10
Filing date: 1999-12-10
Publication date: 2010-11-18
Anticipated expiration: 2019-12-11
Also published as: US6709067B1; JP2003516271A; WO2001042068A1; DE19959706A1; EP1152937A1

Abstract

Verfahren zur Regelung des Bremsmomentes eines Bremskraftreglers an wenigstens einem Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Hydraulikpumpe (1) in einem Hydraulikkreislauf einen Bremsdruck für einen Radbremszylinder (3) aufbaut und wobei ein Regler (5) wenigstens ein Ventil (2) derart an steuert, daß durch Öffnen und Schließen der Bremsdruck in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder dem Schlupf des entsprechenden Rades geregelt wird, wobei der Regler (5) die Ansteuerzeit für das Ventil (2) in Abhängigkeit von dem Druck in der Leitung, der vor dem Regelbeginn ansteht, und der Drehzahl der Hydraulikpumpe (1) berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Leitung durch den Nachlauf der Hydraulikpumpe (1) nach Abschalten der Ansteuerung bestimmt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.
Aus der DE 39 23 599 C2 ist schon ein Verfahren zur Bestimmung der Bremskraft an einem Rad eines Fahrzeugs bekannt, wobei die Radgeschwindigkeit und der Bremsdruck gemessen werden. Aus diesen Meßgrößen wird mit Hilfe eines Parameterschätzverfahrens ein neuer Parameter für die Bremskraft an dem Rad bestimmt.
Die DE 196 51 154 A1 schlägt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Steuerung einer Bremsanlage vor, bei welcher aus dem Nachlaufverhalten einer durch einen elektrischen Motor gesteuerten, ein- und ausschaltbaren Pumpe die Temperatur der Bremsanlage, Spannungsschwankungen und/oder Exemplarstreuungen erfasst werden.
Bei dem Bremsschlupfregler gemäß der DE 37 31 075 A1 wird die Differenz zwischen einem zulässigen Bremsschlupf und dem tatsächlichen Bremsschlupf ermittelt. Aus dieser Differenz ermittelt ein Regelverstärker Ansteuerzeiten für eine Steuereinheit, die den Bremsdruck regelt. Die Regelung wird zeitweise für kurze Zeiträume unterbrochen und nach Aktualisierung der gemessenen Parameter erneut berechnet. Es hat sich dabei herausgestellt, daß bei der Berechnung der Ansteuerzeiten für das Druckventil nicht berücksichtigt wurde, ob die Hydraulikpumpe nach Abschalten des Ansteuersignals noch im Betrieb ist oder vollständig stillsteht. Denn wenn die Hydraulikpumpe noch im Betrieb ist, ist ein erhöhter Anfangsdruck im Leitungssystem vorhanden, der sich auf die Ansteuerzeiten für das Ventil auswirkt.
Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die Vorrichtung zur Regelung des Bremsmomentes eines Bremskraftreglers gemäß den nebengeordneten Ansprüchen 1 und 7 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Ansteuerzeiten für das Ventil eines Radbremszylinders in Abhängigkeit von dem tatsächlichen Druck in der Leitung berechnet werden kann, der vor dem Regelbeginn ansteht. Besonders vorteilhaft ist, daß der Stillstand des Elektromotors der Hydraulikpumpe durch eine einfache Messung der induzierten Spannung erfaßt werden kann. Besonders vorteilhaft ist, daß ohne zusätzlichen Sensor der Druck in der Leitung durch den Nachlauf der Hydraulikpumpe nach Abschalten des Ansteuersignals bestimmt wird.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Verfahrens möglich. Dies erfolgt vorteilhaft durch die Messung der induzierten Spannung (EMK) an der Feldwicklung des Pumpenmotors.
Zur Bestimmung des Stillstandes der Hydraulikpumpe geht man vorteilhaft dabei davon aus, daß der Druck im Hydrauliksystem weitgehend abgefallen ist, wenn die gemessene Spannung unter einem vorgegebenen Grenzwert liegt. Dadurch wird verhindert, daß die Wartezeiten bis zum Stillstand der Hydraulikpumpe unverhältnismäßig lang werden. Auch gelingt es auf diese Weise, ohne allzu große Zeitabstände den Bremsdruck im System pulsweise zu erhöhen. Das führt vorteilhaft dazu, daß das Rad mit einem kontrollierten Schlupf gebremst wird und so optimale Verzögerungswerte des Fahrzeugs erreicht werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in den Figuren näher erläutert. 1 zeigt ein Blockschaltbild, die 2a bis 2f zeigen Diagramme mit Regelkurven und 3 zeigt ein Flußdiagramm.
1 zeigt ein Blockschaltbild in vereinfachter Ausführung mit einer Hydraulikpumpe 1, die von einem elektrisch angetriebenen Pumpenmotor PM angetrieben wird. Auf der Hydraulikseite ist die Hydraulikpumpe mit einem Vorratsbehälter 4 verbunden, in dem ein angemessener Vorrat an Hydrauliköl gespeichert ist. Ausgangsseitig ist die Hydraulikpumpe 1 über ein Ventil 2 mit einem Radbremszylinder 3 verbunden. In 1 sind zum Verständnis die Hydraulikleitungen mit eifern Doppelstrich gekennzeichnet. Selbstverständlich ist diese Schema alternativ auch für druckluftbetriebene Bremsen anwendbar.
Auf der elektrischen Seite ist an dem Pumpenmotor PM ein Spannungsmesser 7 angeschlossen, der die induzierte Spannung (EMK) des Pumpenmotors PM mißt und diesen Wert an eine Steuerung 5 weitergibt. Die Steuerung 5 ist des weiteren mit einem Geschwindigkeitssensor 6 verbunden, der beispielsweise die Geschwindigkeit des betreffenden Rades erfaßt. Nicht eingezeichnet in 1 ist die Druckerfassung für den momentanen Druck in der Hydraulikleitung P_ist. Selbstverständlich können anstelle des Spannungsmeßers 7 bzw. des Geschwindigkeitssensors 6 die entsprechenden Signale einer bereits vorhandenen Vorrichtung entnommen werden. Diese Ein richtungen sind per se bekannt und müssen nicht näher erläutert werden.
Die Steuerung 5 berechnet aus den gemessenen Daten die Ansteuerzeiten für das Ventil 2 und bestimmt den Zeitpunkt, wann der Pumpenmotor PM der Hydraulikpumpe zum Aufbau des Druckes ein- bzw. ausgeschaltet werden soll. Im nachfolgenden wird die Funktionweise anhand der 2 und 3 näher erläutert.
Bei der Regelung des Bremsmomentes wird der Bremsdruck in dem Radbremszylinder 3 beispielsweise durch konstante Druckstufen eingestellt. Das geschieht dadurch, daß das Ventil 2 mit einzelnen Pulsen betätigt wird, bis der Solldruck erreicht ist. Bei der Einstellung von konstanten Druckstufen hängen die Ansteuerzeiten für das Ventil 2 davon ab, ob die Hydraulikpumpe 1 zu Beginn des Regelzyklus bereits läuft oder ob sie erst anlaufen muß, d. h., ob der Druckaufbau von 0 bis zum vorgesehenen Wert erfolgt ist. In diesem Fall werden die ersten Ventilansteuerimpulse mit einem anderen Zeitverhältnis berechnet, als nach dem Anlauf der Hydraulikpumpe 1 innerhalb der Druckregelung.
Ein ähnliches Problem entsteht, wenn am Ende der Regelung die Pumpe ausgeschaltet wird. Durch die Trägheit bleibt die Hydraulikpumpe 1 nicht sofort stehen, sondern hat noch einen gewissen zeitlichen Nachlauf, wodurch der Druck in der Hydraulikleitung weiterhin aufrechterhalten wird. Erfolgt innerhalb der Zeitspanne, vom Abschalten der Hydraulikpumpe 1 bis zum tatsächlichen Stillstand des Pumpenmotors ein erneuter Impuls zur Ansteuerung des Ventils 2, dann ist zu diesem Zeitpunkt der Druck in der Hydraulikleitung noch nicht abgefallen, so daß die Impulszeit verkürzt werden muß. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, den tatsächlichen Stillstand der Hydraulikpumpe 1 zu erfassen. Dieses erfolgt mit dem Spannungsmesser 7, der die EMK-Spannung am Pumpenmotor PM mißt. Sinkt diese Spannung unter einen vorgegebenen Schwellwert u_PM, dann kann davon ausgegangen werden, daß der Pumpenmotor steht, und der Druck abgebaut ist.
Die 2a bis 2f zeigen verschiedene Diagramme mit Kurven, die im einzelnen nachfolgend erläutert werden. Die X-Achse entspricht dabei der Zeit-Achse t und auf der Y-Achse sind die gemessenen bzw. berechneten Parameter aufgetragen. In 2a entspricht die Y-Achse der Radgeschwindikkeit V_rad. Die nach oben ausgewölbte Kurve entspricht beispielhaft dem Geschwindigkeitsverlauf eines Antriebsrades, das einen entsprechenden Schlupf aufweist. Im Vergleich dazu, stellt die untere Kurve die Fahrzeuggeschwindigkeit bzw. die Geschwindigkeit eines nicht angetriebenen Rades ohne Schlupf dar. Die gestrichelte Kurve symbolisiert den Mittelwert der Geschwindigkeit für das Antriebsrad.
In. 2b ist nun die positive Regelabweichung der Geschwindigkeit δV dargestellt, die sich aus dem Geschwindigkeitsverlauf des Antriebsrades mit dem Mittelwert gemäß der 2a ergibt. Die positive Regelabweichung bedeutet dabei, daß eine Beschleunigung vorliegt.
2c zeigt den Verlauf einer Druckkurve für den Solldruck P_soll, die im Anstieg und Ablauf stufenweise moduliert wurde. 2d zeigt ein von der Steuerung 5 berechnetes Ansteuersignal für den Pumpenmotor PM, das zum Zeitpunkt t₁ den Pumpenmotor PM einschaltet und zum Zeitpunkt t₂ den Pumpenmotor ausschaltet. In 2e ist der entsprechende Verlauf der Pumpenspannung u_PM aufgetragen. Die Pumpenspannung u_PM steigt zunächst im Zeitpunkt t₁ exponentiell an, wird in einem vorgegebenen Spannungsniveau konstant gehalten und zum Zeitpunkt t₂ ausgeschaltet. Dadurch ergibt sich ein Spannungsabfall, der zum Zeitpunkt t₃ den Wert V_X erreicht. Un terhalb dieses Schwellwertes V_X wird angenommen, daß der Pumpenmotor zum Stillstand gekommen ist.
Gemäß der 2f ist die Regeldauer t₁ bis t₃ dargestellt. Diese Regelzeit ist größer als bis zum Zeitpunkt t₂, wenn das Ansteuersignal für den Pumpenmotor PM abgeschaltet wird.
Anhand des Flußdiagrammes der 3 wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der Vorrichtung näher erläutert. Zunächst wird in Position 31 aus den zugeführten Signalen für den Istdruck P_ist, der Radgeschwindigkeit Vrad und dem Motormoment Mmot der Solldruck P_soll berechnet. Gemäß des Ausführungsbeispiels erfolgt die Berechnung für den Solldruck in Druckstufen. Ein anderer Kurvenverlauf ist ebenfalls denkbar. Die Druckwerte sowie die gemessene Pumpenspannung U_PM werden dem Regler 5 zugeführt. Aufgrund eines Vergleichs zwischen dem Solldruck P_soll und dem Istdruck P_ist entscheidet der Regler 5 in Position 32, ob ein Druckaufbau erforderlich ist. Falls dies der Fall ist, wird in Position 33 geprüft, ob die Regelung bereits aktiv ist. Dieses wird daran erkannt, ob gemäß der 2f der Regelspeicher gesetzt ist. Ist dies der Fall, erfolgt gemäß Position 34 ein Druckaufbau mit stehender Pumpe. Ist dagegen der Regelspeicher nicht gesetzt, erfolgt in Position 35 der Druckaufbau mit laufender Hydraulikpumpe.
War dagegen in Position 32 kein Druckaufbau erforderlich, dann wird in Position 36 geprüft, ob ein Druckabbau erfolgen soll. Ist dies nicht der Fall (Position 40) dann wird der Druck gehalten. Ist dagegeben ein Druckabbau erforderlich, dann wird in Position 37 geprüft, ob der Druckabbau beendet ist. Ist dies nicht der Fall, erfolgt in Position 41 der Druckabbau. War der Druckabbau jedoch nicht beendet, d. h., nach dem Abschalten des Ansteuersignales für den Pumpenmotor PM wird nun geprüft, ob die Pumpenspannung u_PM den vorgege benen Wert V_X unterschreitet. Ist dies der Fall, dann wird angenommen, daß die Pumpe steht (Position 42). Ist dagegen die Pumpenspannung u_PM noch größer als V_X, dann wird die Regelung beendet und der Regelspeicher gemäß 2f zurückgesetzt.
In alternativer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, den Druck vorzugsweise vor dem Ventil zu messen oder aus der Drehzahl der Hydraulikpumpe zu schätzen. Vorzugsweise wird die Pumpendrehzahl bei jedem Rechenzyklus bestimmt.

Claims

Verfahren zur Regelung des Bremsmomentes eines Bremskraftreglers an wenigstens einem Rad eines Kraftfahrzeugs, wobei eine Hydraulikpumpe (1) in einem Hydraulikkreislauf einen Bremsdruck für einen Radbremszylinder (3) aufbaut und wobei ein Regler (5) wenigstens ein Ventil (2) derart an steuert, daß durch Öffnen und Schließen der Bremsdruck in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder dem Schlupf des entsprechenden Rades geregelt wird, wobei der Regler (5) die Ansteuerzeit für das Ventil (2) in Abhängigkeit von dem Druck in der Leitung, der vor dem Regelbeginn ansteht, und der Drehzahl der Hydraulikpumpe (1) berechnet, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck in der Leitung durch den Nachlauf der Hydraulikpumpe (1) nach Abschalten der Ansteuerung bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl der Hydraulikpumpe (1) durch Messung der induzierten Spannung (u_PM) am Pumpenmotor (PM) bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stillstand der Hydraulikpumpe dann erkannt wird, wenn die gemessene Spannung einen vorgegebenen Grenzwert (V_X) unterschreitet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenstillstand der Hydraulikpumpe (1) bei jedem Rechenzyklus bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpendrehzahl der Hydraulikpumpe bei jedem Rechenzyklus bestimmt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck vor dem Ventil aus der Pumpendrehzahl geschätzt wird.
Vorrichtung zur Regelung des Bremsmomentes für ein Kraftfahrzeug zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Hydraulikpumpe (1) mit wenigstens einem Ventil (2), einem Regler (5) und einem Geschwindkeitssensor (6), dadurch gekennzeichnet, daß ein Spannungsmesser (7) die induzierte Spannung am Pumpenmotor (PM) mißt und diese dem Regler (5) zuführt, und daß der Regler (5) so ausgebildet ist, durch Vergleich der gemessenen Spannung mit einem vorgegebenen Grenzwert (V_X) den Stillstand des Pumpenmotors (PM) zu erkennen.