DE3818260C2 - Schaltungsanordnung zur Steuerung der Hilfsenergieversorgung einer hydraulischen schlupfgeregelten Bremsanlage - Google Patents

Schaltungsanordnung zur Steuerung der Hilfsenergieversorgung einer hydraulischen schlupfgeregelten Bremsanlage

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Hilfsenergieversorgung einer hydraulischen schlupf­ geregelten Bremsanlage, bei der während eines Regelvorgangs Druckmittel aus der Radbremse ableitbar und durch Einschalten oder Zuschalten einer Hilfsdruckquelle in den Bremskreis einleit­ bar bzw. zurückleitbar ist und bei der den Bedarf an Hilfsenergie bzw. den Druckmittelfluß bestimmende Meßgrößen ermittelt und zur Steuerung der Hilfsenergieversorgung, d. h. Einschalten oder Zuschalten der Hilfsenergieversorgung, auswertbar sind.
Zur Blockierschutzregelung mit Hilfe einer Bremsanlage wird Hilfsenergie benötigt, die z. B. aus einem Hilfsdruckversorgungs­ system geliefert wird. Hierzu sind bekannte Bremsanlagen dieser Art mit einer Hydraulikpumpe ausgerüstet, die ständig läuft oder erst beim Einsetzen der Regelung eingeschaltet wird. Manche Bremsanlagen haben zusätzlich einen Druckmittelspeicher, dessen Ladezustand das Einschalten und Ausschalten der Hydraulikpumpe bestimmt.
Die Hilfsenergie bzw. der Hilfsdruck ist bei solchen geregelten Bremsanlagen grundsätzlich notwendig, um einen Ausgleich für die in der Druckabbauphase frei gewordene Energie zu schaffen. Das der Radbremse entnommene, in den Druckausgleichsbehälter abgelei­ tete 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 Bremsdruck­ schwankungen 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 möglich 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, ins­ besondere die Größe der Hydraulikpumpe, des (elektrischen) Antriebsmotors der Pumpe und ggf. des Hydraulikspeichers.
Aus der DE 37 31 603 A1 ist bereits eine hydraulische Bremsanlage mit Blockierschutzregelung (ABS) der eingangs genannten Art bekannt. Die Bremsanlage enthält eine Hilfsenergieversorgung mit einer Hydraulikpumpe. Der Vorschub und die Position des Haupt­ zylinderkolbens werden sensiert und ausgewertet. Dabei wird das Fördervolumen der Hydraulikpumpe derart geregelt, daß der Haupt­ zylinderkolben und damit das Bremsbetätigungspedals vorgegebene Soll-Positionen einnehmen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungs­ anordnung zur Steuerung einer Hilfsenergieversorgung zu schaffen, die zu einem möglichst geringen Hilfsenergieverbrauch führt und die es ermöglicht, die Druckschwankungsamplituden während einer Regelung vergleichsweise klein zu halten. Außerdem sollten unnötige Ventilbetätigungen vermieden werden, um die störenden Ventilgeräusche möglichst gering zu halten.
Es hat sich nun gezeigt, daß diese Aufgabe mit einer Schaltungs­ anordnung der im Anspruch 1 genannten Art gelöst werden kann, deren Besonderheit darin besteht, daß bei einem Blockierschutz­ regelungsvorgang durch das Auswerten der Meßgrößen ein Pedal­ kraftüberschuß, der zu einem Energie- und Drucküberschuß im Hauptzylinder im Vergleich zu dem Energie- und Druckbedarf in der Radbremse des geregelten Rades führt, ermittelt wird und zur Bildung eines Volumenmodells, das näherungsweise den Druckmittel­ abfluß aus dem Hauptzylinder der Bremsanlage und den Druckmittel­ bedarf wiedergibt, herangezogen wird.
Erfindungsgemäß wird durch Messen und Auswerten, d. h. vor allem Speichern, Integrieren und logisch Verknüpfen, von Größen, die von dem Energiebedarf und Energieverbrauch abhängig sind, ein Volumenmodell gebildet bzw. ein elektrisches Signal erzeugt, das sich zur Steuerung der Hilfsenergie-Erzeugung und -Zufuhr be­ sonders eignet. Während bisher stets Hilfsenergie für den ungünstigsten Fall zur Verfügung gestellt werden mußte, genügt es nun, erst dann die Hilfsenergieversorgung einzuschalten oder zuzuschalten, wenn Bedarf besteht, und zwar nur im Ausmaß des Energiebedarfs. In vielen Fällen wird die vorhandene Energie, z. B. in der Anfangsphase der Regelung, bei nur sehr kurzzeitiger Regelung, bei Beschränkung der Regelung auf ein Rad usw., genü­ gen, 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 erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist bei einer Blockierschutzregelung zur Bildung des Volumenmodells der sog. Pedalkraftüberschuß, der zu einem Energie- und Drucküberschuß im Hauptzylinder im Vergleich zu dem Energie- und Druckbedarf in der Radbremse des geregelten Rades führt, näherungsweise ermittelbar.
Zur Bestimmung des Pedalkraftüberschusses läßt sich der Antritts­ gradient, der die Geschwindigkeit des Druckanstieges im Haupt­ zylinder der Bremsanlage beeinflußt, ermitteln. Als Kriterien zur Bestimmung des Antrittsgradienten kann beispielsweise die Zeitspanne zwischen dem Beginn der Bremsenbetätigung - signali­ siert z. B. durch Bremslichtschalter - und dem Auftreten eines Blockierschutz-Regelsignals oder eines kritischen Radverzöger­ ungswertes ermittelt werden.
Zur Ermittlung des Volumenmodells sind u. a. die Schaltpositionen und Schaltperioden von dem Druckmittelfluß aus dem Hauptzylinder zu den Radbremsen und aus den Radbremsen zu dem Druckausgleichs­ behälter steuernden Ventilen ermittelbar und auswertbar.
Zur Bestimmung des Pedalkraftüberschusses kann auch die Frequenz der Druckmodulation während einer Blockierschutzregelung ausge­ wertet werden.
Eine Schaltungsanordnung der erfindungsgemäßen Art läßt sich durch festverdrahtete oder durch programmierbare elektronische Schaltkreise verwirklichen.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungs­ beispiels anhand der begefügten Abbildung hervor, die in Block­ darstellung eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung zur Steuerung der Hilfsenergieversorgung zeigt.
Die Informationen über das Drehverhalten der einzelnen Fahr­ zeugräder werden in dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Hilfe von Radsensoren S1-S4 gewonnen. Handelt es sich um induktive Meßwertaufnehmer, die gegenüber 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 S1 S4 ver­ stärkt und aufbereitet. In einem Schaltkreis 2 wird nach einem vorgegebenen Algorithmus eine Fahrzeugreferenzgeschwindigkeit vREF gebildet, mit der in bekannter Weise die Radgeschwindigkeiten vR1 -VR4 verglichen werden, um Blockiertendenzen zu erkennen und ge­ eignete Regelmaßnahmen einleiten zu können. In einem Schaltkreis 3 wird dieser Vergleich zwischen der Fahrzeugreferenzgeschwindig­ keit VREF und den Radgeschwindigkeiten vR1-vR4 durchgeführt. Es wird der Schlupf ermittelt. Außerdem werden durch Differentation der Radgeschwindigkeit durch Bildung der zweiten zeitlichen Ableitung, 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 (4)

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung der Hilfsenergieversor­ gung einer hydraulischen schlupfgeregelten Bremsanlage, bei der während eines Regelvorgangs Druckmittel aus der Radbremse ableitbar und durch Einschalten oder Zuschalten einer Hilfsdruckquelle in den Bremskreis einleitbar bzw. zurückleitbar ist und bei der den Bedarf an Hilfsenergie bzw. den Druckmittelfluß bestimmende Meßgrößen ermittelt und zur Steuerung der Hilfsenergieversorgung (HEV), d. h. Einschalten oder Zuschalten der Hilfsenergieversorgung, auswertbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Blockierschutzregelungsvorgang durch das Auswerten der Meßgrößen ein Pedalkraftüberschuß (PKÜ), der zu einem Energie- und Drucküberschuß im Hauptzylinder im Vergleich zu dem Energie- und Druckbedarf in der Radbremse des ge­ regelten Rades führt, ermittelt und zur Bildung eines Volumenmodells (VM), das näherungsweise den Druckmittel­ abfluß aus dem Hauptzylinder der Bremsanlage und den Druckmittelbedarf wiedergibt, herangezogen wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Bestimmung des Pedalkraftüberschusses (PKÜ) der sog. Antrittsgradient, der die Geschwindigkeit des Druckanstieges im Hauptzylinder der Bremsanlage beein­ flußt, ermittelbar ist, wobei als Kriterium zur Bestim­ mung des Antrittsgradienten die Zeitspanne zwischen dem Beginn der Bremsenbetätigung und dem Auftreten eines Blockierschutz-Regelsignals oder eines kritischen Rad­ verzögerungswertes auswertbar ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Ermittlung des Pedalkraftüberschusses (PKÜ) die Frequenz der Druckmodulation während einer Blockier­ schutzregelung auswertbar ist.
4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung des Volumenmo­ dells (VM) die Schaltpositionen und Schaltperioden von dem Druckmittelfluß zu den Radbremsen und zu den Druck­ ausgleichsbehälter steuernden Ventilen meßbar und aus­ wertbar sind.
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