DE3818260A1 - Schaltungsanordnung zur steuerung der hilfsenergieversorgung einer bremsanlage mit blockierschutz und/oder antriebsschlupfregelung - Google Patents

Schaltungsanordnung zur steuerung der hilfsenergieversorgung einer bremsanlage mit blockierschutz und/oder antriebsschlupfregelung

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung, bei der zum Druckabbau während eines Regelvorgangs Druckmittel aus der Radbremse in einen Druckausgleichsbehälter ableitbar ist und bei der Druckmittel durch Einschalten oder Zu­ schalten einer Hilfsdruckquelle in den Bremskreis einleit­ bar bzw. zurückleitbar ist.
Zur Blockierschutz- oder Antriebsschlupfregelung mit Hilfe einer Bremsanlage wird Hilfsenergie benötigt, die z.B. aus einem Hilfsdruckversorgungssystem geliefert wird. Hierzu sind bekannte Bremsanlagen dieser Art beispielsweise mit einer Hydraulikpumpe ausgerüstet, die ständig läuft oder erst beim Einsetzen der Regelung eingeschaltet wird. Man­ che Bremsanlagen haben zusätzlich einen Druckmittelspei­ cher, dessen Ladezustand das Einschalten und Ausschalten der Hydraulikpumpe bestimmt.
Die Hilfsenergie bzw. der Hilfsdruck ist bei solchen gere­ gelten Bremsanlagen grundsätzlich notwendig, um einen Aus­ gleich für die in der Druckabbauphase frei gewordene Ener­ gie zu schaffen. Das der Radbremse entnommene, in den Druckausgleichsbehälter abgeleitete Druckmittel wird mit Hilfe der Pumpe in den Bremskreis zurückgepumpt oder durch Druckmittel aus dem Speicher ersetzt.
Die Höhe des Druckmittelverbrauchs ist je nach Bremsanlage und Regelungsweise sehr verschieden. Häufige, starke Bremsdruckschwankungen mit schnellem Bremsdruckabbau und -wiederaufbau führen zu hohem Hilfsenergieverbrauch und werden vom Fahrer als unangenehm empfunden. Man ist daher bemüht, den Druckabbau und -wiederaufbau, soweit es mög­ lich ist, so zu dosieren, daß die Druckamplituden gering sind und der Druck in der Radbremse nahe dem optimalen Bremsdruck gehalten wird. Dies führt zu einem komfortablen Pedalgefühl.
Die Höhe der im ungünstigsten Fall benötigten Hilfsenergie beeinflußt außerdem die Herstellungskosten des Systems, insbesondere die Größe der Hydraulikpumpe, des (elektrischen) Antriebsmotors der Pumpe und ggf. des Hy­ draulikspeichers.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Hilfsenergiever­ sorgung zu schaffen, die zu einem möglichst geringen Hilfsenergieverbrauch führt und die es ermöglicht, die Druckschwankungsamplituden während einer Regelung ver­ gleichsweise klein zu halten.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst wer­ den kann, deren Besonderheit darin besteht, daß durch Mes­ sen und Auswerten von den Bedarf an Hilfsenergie bzw. den Druckmittelfluß bestimmenden Größen ein Volumenmodell ent­ steht, das näherungsweise den Druckmittelabfluß aus dem Hauptzylinder der Bremsanlage und den Druckmittelbedarf wiedergibt und das zur Steuerung, d.h. Einschalten oder zuschalten, der Hilfsenergieversorgung auswertbar ist.
Erfindungsgemäß wird durch Messen und Auswerten, d.h. vor allem Speichern, Integrieren und logisch Verknüpfen, von Größen, die von dem Energiebedarf und Energieverbrauch ab­ hängig sind, ein Volumenmodell gebildet bzw. ein elektrisches Signal erzeugt, das sich zur Steuerung der Hilfsenergie-Erzeugung und -Zufuhr besonders eignet. Wäh­ rend bisher stets Hilfsenergie für den ungünstigsten Fall zur Verfügung gestellt werden mußte, genügt es nun, erst dann die Hilfsenergieversorgung einzuschalten oder zuzu­ schalten, wenn Bedarf besteht, und zwar nur im Ausmaß des Energiebedarfs. In vielen Fällen wird die vorhandene Ener­ gie, z.B. in der Anfangsphase der Regelung, bei nur sehr kurzzeitiger Regelung, bei Beschränkung der Regelung auf ein Rad usw., genügen, so daß auf die Einschaltung der Hilfsenergieversorgung verzichtet werden kann. Dies hat u.a. den Vorteil, daß das unerwünschte Zurücksetzen des Bremspedals beim Einschalten der Hilfsenergieversorgung, wenn keine Positionierungseinrichtung vorhanden ist, nicht eintritt. Der Pedalkomfort wird also gesteigert.
Nach einer vorteilhaften Ausführungsart der erfindungsge­ mäßen Schaltungsanordnung ist bei einer Blockierschutzre­ gelung zur Bildung des Volumenmodells der sog. Pedalkraft­ überschuß, der zu einem Energie- und Drucküberschuß im Hauptzylinder im Vergleich zu dem Energie- und Druckbedarf in der Radbremse des geregelten Rades führt, näherungs­ weise ermittelbar.
Zur Bestimmung des Pedalkraftüberschusses läßt sich der Antrittsgradient, der die Geschwindigkeit des Druckan­ stieges im Hauptzylinder der Bremsanlage beeinflußt, er­ mitteln. Als Kriterien zur Bestimmung des Antrittsgradien­ ten kann beispielsweise die Zeitspanne zwischen dem Beginn der Bremsenbetätigung - signalisiert z.B. durch Brems­ lichtschalter - und dem Auftreten eines Blockier­ schutz-Regelsignals oder eines kritischen Radverzögerungs­ wertes ermittelt werden.
Zur Ermittlung des Volumenmodells sind u.a. die Schalt­ positionen und Schaltperioden von dem Druckmittelfluß aus dem Hauptzylinder zu den Radbremsen und aus den Radbremsen zu dem Druckausgleichsbehälter steuernden Ventilen ermit­ telbar und auswertbar.
Zur Bestimmung des Pedalkraftüberschusses kann auch die Frequenz der Druckmodulation während einer Blockierschutz­ regelung ausgewertet werden.
Eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Art läßt sich durch festverdrahtete oder durch programmierbare elektronische Schaltkreise verwirklichen.
Bei einer Antriebsschlupfregelung kann es vorteilhaft sein, durch Messung des Schlupfs, der momentanen Motor­ leistung usw. den Bedarf an Hilfsenergie und -druck zu er­ mitteln und die Hilfsenergieversorgung derart zu steuern, daß gerade die benötigte Energie erzeugt und zur Verfügung gestellt wird.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Aus­ führungsbeispiels anhand der begefügten Abbildung hervor, die in Blockdarstellung eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung zur Steuerung der Hilfsenergieversorgung zeigt.
Die Informationen über das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder werden in dem hier beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel mit Hilfe von Radsensoren S 1-S 4 gewonnen. Handelt es sich um induktive Meßwertaufnehmer, die gegen­ über einer mit dem Rad umlaufenden zahlscheibe angeordnet sind, liegt das Ausgangssignal der Sensoren in Form eines Wechselsignals vor, dessen Frequenz der Radgeschwindigkeit proportional ist.
In den Schaltblöcken 1 werden die Signale der Sensoren S 1 S 4 verstärkt und aufbereitet. In einem Schaltkreis 2 wird nach einem vorgegebenen Algorithmus eine Fahrzeug­ referenzgeschwindigkeit v REF gebildet, mit der in be­ kannter Weise die Radgeschwindigkeiten v R 1-v R 4 ver­ glichen werden, um Blockiertendenzen zu erkennen und ge­ eignete Regelmaßnahmen einleiten zu können. In einem Schaltkreis 3 wird dieser Vergleich zwischen der Fahrzeug­ referenzgeschwindigkeit v REF und den Radgeschwindig­ keiten v R 1-v R 4 durchgeführt. Es wird der Schlupf ermittelt. Außerdem werden durch Differentation der Radge­ schwindigkeit durch Bildung der zweiten zeitlichen Ablei­ tung, Änderungen dieser Werte, d.h. der Geschwindigkeiten und der Verzögerungen oder Beschleunigungen, festgestellt. Mit Hilfe dieser Meßwerte und Ableitungen sowie durch vielfältige logische Verknüpfung der Werte werden schließ­ lich in der Logik die Signale zur Steuerung der einzelnen Radventile oder Radventilpaare gebildet. Diese Radventile, die sogenannten Einlaß- und Auslaßventile, befinden sich in den Druckmittelwegen und gestatten eine Konstanthal­ tung, eine Absenkung oder eine Erhöhung des Bremsdruckes zur Durchführung einer Blockierschutz- oder Antriebs­ schlupfregelung.
Die benötigten Informationen und Kriterien zur Bildung des erfindungswesentlichen Volumenmodells VM werden durch Signalverarbeitung in einem Schaltkreis 6 gewonnen, der Bestandteil der Logik 4 ist. Handelt es sich um einen pro­ grammgesteuerten Schaltkreis, z.B. um einen Mikrocomputer, läßt sich der Schaltkreis 6 durch ein entsprechendes Pro­ gramm verwirklichen.
Mit den Ausgangssignalen dieses Schaltkreises 6 wird das eigentliche Volumenmodell VM in einem Schaltkreis 7 gebil­ det, über dessen Ausgänge schließlich die Hilfsenergiever­ sorgung (HEV) 8 angeschlossen ist.
Zur Bildung des Volumenmodells VM und Steuerung der Hilfs­ energieversorgung HEV wird mit Hilfe des Schaltkreises 6 der Pedalkraftüberschuß (PKÜ) errechnet oder abgeschätzt, der maßgeblich das Einsetzen der Blockierschutzregelung, den erforderlichen Bremsdruckabbau während der Regelphasen und damit den Energieüberschuß und Energieverbrauch beein­ flußt. Von dem sogenannten Antrittsgradienten, der von der Art und Weise der Pedalbetätigung und der ausgeübten Kraft abhängt und bei panikartiger Bremsenbetätigung in einem Notfall sehr viel größer wird als bei vorsichtiger Pedal­ betätigung, wird der Energie- und Drucküberfluß im Haupt­ zylinder im Vergleich zu dem optimalen Bremsdruck im Rad­ bremszylinder wesentlich beeinflußt. Dieser Antritts­ gradient läßt sich beispielsweise durch Messung der Zeit zwischen dem Beginn des Bremsvorganges und dem Ansprechen der Blockierschutzregelung abschätzen. Zum Bestimmen des Zeitpunktes des Bremsbeginnes wird ein Signal von einem Bremslichtschalter (BLS) 9 in den Schaltkreis 6 einge­ speist. Die zeitspanne zwischen dem Bremsenbeginn und dem Erreichen einer kritischen Radverzögerung ist auch zur Be­ stimmung des Antrittsgradienten geeignet. Die Höhe der Fahrzeugverzögerung beim Einsetzen der Blockierschutzrege­ lung liefert ebenfalls wichtige Informationen, z.B. über den momentanen Straßenzustand oder Reibbeiwert.
Dieser Pedalkraftüberschuß, der den Energie- und Druck­ überschuß im Hauptzylinder bestimmt, und die Ventil­ steuerung, d.h. die Schaltzeiten der Einlaß- und Auslaß­ ventile, sind die wesentlichsten Größen zur Bildung des Volumenmodells, d.h. Abschätzung des tatsächlichen Ener­ gieverbrauchs und Energiebedarfs. Dieses Volumenmodell stellt somit die geeignete Größe zur Einschaltung oder Zu­ schaltung einer Hilfsenergieversorgung HEV dar.
In vielen Fällen besteht das Hilfsenergieversorgungssystem im wesentlichen aus einer elektromotorisch angetriebenen Hydraulikpumpe, die in Abhängigkeit von den Ausgangssigna­ len des Volumenmodells 7 eingeschaltet und wieder ausge­ schaltet wird. Steht ein Energieversorgungssystem mit ei­ nem Druckspeicher zur Verfügung, wird über das Volumenmo­ dell 7 mit Hilfe von schaltbaren Mehrwegeventilen die Druckmittelzufuhr für bestimmte, dem Volumenmodell ent­ sprechende Zeitspannen zugeschaltet.
Das Volumenmodell 7 wird zweckmäßigerweise ebenfalls durch eine Integration mit dem Schaltkreis 4 und dem zugehörigen Schaltkreis 6 realisiert. Bei Verwendung von programmge­ steuerter Elektronik läßt sich das Volumenmodell 7 wieder­ um durch Programmschritte verwirklichen.

Claims (7)

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Hilfsenergiever­ sorgung einer hydraulischen Bremsanlage mit Blockier­ schutz- und/oder Antriebsschlupfregelung, bei der zum Druckabbau während eines Regelvorgangs Druckmittel aus der Radbremse in einen Druckausgleichsbehälter ableit­ bar ist und bei der Druckmittel durch Einschalten oder zuschalten einer Hilfsdruckquelle in den Bremskreis einleitbar bzw. zurückleitbar ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß durch Messen und Auswer­ ten von den Bedarf an Hilfsenergie bzw. den Druckmit­ telfluß bestimmenden Größen ein Volumenmodell (VM) entsteht, das näherungsweise den Druckmittelabfluß aus dem Hauptzylinder der Bremsanlage und den Druckmittel­ bedarf wiedergibt und das zur Steuerung, d.h. Ein­ schalten oder zuschalten, der Hilfsenergieversorgung (HEV) auswertbar ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer Blockierschutz­ regelung zur Bildung des Volumenmodells (VM) der soge­ nannte Pedalkraftüberschuß (PKÜ) der zu einem Energie- und Drucküberschuß im Hauptzylinder im Ver­ gleich zu dem Energie- und Druckbedarf in der Rad­ bremse des geregelten Rades führt, näherungsweise er­ mittelbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Bestimmung des Pedal­ kraftüberschusses (PKÜ) der sog. Antrittsgradient, der die Geschwindigkeit des Druckanstieges im Hauptzylin­ der der Bremsanlage beeinflußt, ermittelbar ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß als Kriterium zur Bestim­ mung des Antrittsgradienten die Zeitspanne zwischen dem Beginn der Bremsenbetätigung und dem Auftreten eines Blockierschutz-Regelsignals oder eines kriti­ schen Radverzögerungswertes ermittelbar ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zur Ermittlung des Pedal­ kraftüberschusses (PKÜ) die Frequenz der Druck­ modulation während einer Blockierschutzregelung aus­ wertbar ist.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Volumenmodells (VM) u.a. die Schaltpositionen und Schaltperioden von dem Druckmittelfluß zu den Radbrem­ sen und zu den Druckausgleichsbehälter steuernden Ven­ tilen meßbar und auswertbar sind.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei einer Antriebs­ schlupfregelung zur Ermittlung des Bedarfs an Hilfs­ energie u.a. der momentane Radschlupf und/oder die mo­ mentane Motorleistung meßbar und auswertbar sind.
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