DE4409909A1 - Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit elektronischer Regelung - Google Patents
Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit elektronischer RegelungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung
für eine Bremsanlage mit elektronischer Regelung, insbe
sondere mit Blockierschutz-, Antriebsschlupf- oder Fahr
stabilitätsregelung, mit Sensoren zur Ermittlung des Rad
drehverhaltens und mit einer elektronischen Schaltung zur
Auswertung der Sensorsignale und zur Erzeugung von Brems
druck-Steuersignalen, die elektrisch betätigbaren Hydrau
likventilen zugeführt werden und mit denen der Bremsdruck
in den Radbremsen in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten
gesteuert wird.
Elektronisch geregelte Bremsanlagen sind in vielfältiger
Ausführung bekannt. Blockiergeschützte Bremsanlagen (ABS)
gehören heutzutage zur Standardausführung von PKW der
mittleren und gehobenen Klasse. Bremsanlagen mit Antriebs
schlupfregelung (ASR) durch Bremseneingriff (BASR) und
Fahrstabilitätsregelungssysteme gewinnen an Bedeutung.
Bei den bekannten hydraulischen Bremsanlagen mit elektro
nischer Regelung wird bekanntlich der Bremsdruck in den
Radbremsen der geregelten Räder mit Hilfe von Hydraulik
ventilen, die in den Bremsdruckleitungen eingefügt sind
und elektrisch gesteuert werden, derart moduliert, daß we
der beim Bremsen noch beim Anfahren oder Beschleunigen ein
zu hoher Radschlupf entsteht. Die Bremsdruckregelung ist
dabei abhängig von dem Drehverhalten des jeweiligen Rades.
Mit Hilfe der Elektronik der zu den Bremsanlagen gehören
den Regler werden dabei durch Auswertung der das Raddreh
verhalten wiedergebenden Sensorsignale, ggf. unter Einbe
ziehung weiterer Informationen, die Ventil-Ansteuerzeiten
errechnet. Aus der DE 38 09 100 A1 ist es auch bereits be
kannt, dabei ein den Druck in den Radbremsen näherungswei
se wiedergebendes Raddruckmodell zu berücksichtigen, das
durch Messen und Auswerten der den Druck bestimmenden
Größen, insbesondere der Ventil-Ansteuerzeiten, gebildet
wird. In das Druckmodell werden dabei auch die Druckauf
bau- und -abbaukennlinien der Radbremsen oder der gesamten
Bremsanlage einbezogen. Zahlreiche andere Einflußgrößen,
die den Druck in der Radbremse bestimmen, z. B. Ventiltot
zeiten, hydraulische Speichereffekte, Pumpendrehzahl, ge
genseitige hydraulische Beeinflussung der an dem gleichen
Bremskreis angeschlossenen Radbremsen usw., können eben
falls beim Bilden des Druckmodells berücksichtigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache
Weise eine noch genauere Einstellung des geregelten
Druckes in den einzelnen Radbremsen zu erreichen und da
durch die Regelung zu verbessern. Es wird eine möglichst
weitgehende Einbeziehung der verschiedenartigen Einfluß
größen auf den geregelten Druck in den Radbremsen ohne
nennenswerte Erhöhung des Aufwandes oder der Rechenzeiten
angestrebt. Es sollten auch hydraulische Ausgleichsvorgän
ge, die in manchen Regelphasen, insbesondere bei der An
triebsschlupfregelung, und bei bestimmten Bremskreisauf
teilungen den geregelten Druck in den Radbremsen erheblich
beeinflussen können, erfaßt werden.
Es hat sich gezeigt, daß diese Aufgabe mit einer Schal
tungsanordnung der eingangs genannten Art gelöst werden
kann, deren Besonderheit darin besteht, daß Schaltkreise
vorhanden sind, die den Sollbremsdruck in den Radbremsen
der geregelten Räder in Abhängigkeit von dem Raddrehver
halten ermitteln, und daß in einem zweiten, untergeordne
ten Regelkreis der Sollbremsdruck mit dem Istbremsdruck
oder einem dem Istbremsdruck angenäherten Wert verglichen,
die Differenz zwischen dem Soll- und dem Istbremsdruck
bzw. dem dem Istbremsdruck angenäherten Wert bestimmt und
die Signale zur Ansteuerung der den geregelten Rädern zu
geordneten Hydraulikventile in Abhängigkeit von der Brems
druckdifferenz erzeugt werden.
Erfindungsgemäß wird also die erstrebte Verbesserung der
Druckregelung in den Radbremsen auf sehr einfache Weise
durch Einfügung eines untergeordneten Regelkreises er
reicht, der den Istdruck in den Radbremsen oder ein dem
Istdruck angenäherten Wert ständig in die Regelung einbe
zieht.
Nach einem besonders vorteilhaften Ausführungsbeispiel der
Erfindung wird der dem Istdruck in den einzelnen Radbrem
sen angenäherte Wert durch Bildung eines Raddruckmodells
ermittelt. Dadurch läßt sich ohne Messung des Druckes eine
gute Annäherung erreichen. Die Höhe des Istdruckes ist
u. a. von den Ventil-Ansteuerzeiten des jeweiligen Rades
und auch der ventil-Ansteuerzeiten der anderen am gleichen
Bremskreis angeschlossenen Radbremsen abhängig. Dadurch
lassen sich insbesondere die bei einer Antriebsschlupfre
gelung und Schwarz/Weiß-Aufteilung der Bremskreise auftre
tenden, durch Druckausgleichsvorgänge, die später anhand
des im Detail beschriebenen Ausführungsbeispiels erläutert
werden, hervorgerufene Schwierigkeiten überwinden.
Weitere druckbestimmende Größen, die erfindungsgemäß zur
Bildung des Raddruckmodells zusätzlich herangezogen werden
können, sind die Bremsdruckaufbau- und -abbaukennlinien
der Radbremsen und des gesamten Bremssystems, der Anfangs
druck beim Einsetzen der Regelung, Bremsbetätigungssigna
le, Ansteuersignale für eine Hydraulikpumpe im Hilfsdruck
versorgungssystem der Bremsanlage usw.
In den beigefügten Unteransprüchen sind noch andere vor
teilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der beige
fügten Abbildungen hervor. Es zeigen
Fig. 1 in schematischer Darstellung die wesentlichen hy
draulischen und elektrischen Komponenten einer
Bremsanlage mit Blockierschutz- und Antriebs
schlupfregelung, bei der die Erfindung zur Anwen
dung kommt,
Fig. 2 in schematischer Darstellung den zweiten, unter
geordneten Regelkreis der Schaltungsanordnung
nach der Erfindung und
Fig. 3 im Diagramm die Ventil-Ansteuersignale und den
Druckverlauf in den Radbremsen während eines An
triebsschlupfregelungsvorganges.
Fig. 1 bezieht sich auf eine Bremsanlage, die zur
Blockierschutzregelung (ABS) und Antriebsschlupfregelung
durch Bremseneingriff (BASR) geeignet ist und zu einem
Fahrzeug mit Hinterradantrieb gehört. Die Bremsanlage ist
zweikreisig. An einen Bremskreis I sind die beiden Vorder
räder VL, VR, an den anderen Bremskreis 11 die beiden Hin
terräder HL, HR angeschlossen. Es handelt sich um eine
sogen. "Schwarz/Weiß"-Bremskreisaufteilung, bei der insbe
sondere im Antriebsschlupfregelungs-Modus eine unerwünsch
te gegenseitige hydraulische Beeinflussung der geregelten
Räder eintreten kann; hierfür wird später ein Beispiel be
schrieben.
Die Bremsanlage besteht nach Fig. 1 aus einem pedalbetä
tigten Tandem-Hauptzylinder 1 mit einem vorgeschalteten
Unterdruckverstärker 2. Jedem Rad ist ein in der Ruhestel
lung auf Durchlaß geschaltetes Einlaßventil 3 bis 6 und
ein in der Ruhestellung sperrendes Auslaßventil 7 bis 10
zugeordnet. Zur Rückförderung des über die Auslaßventile 7
bis 10 abfließenden Druckmittels ist eine mit einem ge
meinsamen Elektromotor 11 angetriebene, zweikreisige Hy
draulikpumpe 12 vorgesehen. Außerdem befindet sich in je
dem Bremskreis ein Niederdruckspeicher 13, 14, der in be
kannter Weise in der Anfangsphase einer Blockierschutzre
gelung Druckmittel aufnimmt.
Zur Antriebsschlupfregelung muß eine Bremsdruckeinsteue
rung in die angetriebenen Hinterräder HL, HR auch dann mög
lich sein, wenn kein Druck in dem Hauptzylinder 1 -
herrscht. Aus diesem Grund ist ein in der Ruhestellung of
fenes, auf Sperren umschaltbares Trennventil 15 in den vom
Hauptzylinder 1 zu den Hinterradbremsen führenden Druck
mittelweg eingefügt. Über ein hydraulisch betätigbares
2/2-Wegeventil 16, das bei Druckbeaufschlagung und folg
lich bei Bremsenbetätigung den Druckmittelweg unterbricht,
wird im ASR-Betrieb bei Bedarf Druckmittel aus dem Haupt
zylinder 1 nachgeliefert.
Im Anschlußweg der Vorderräder VL, VR entfällt die Einfü
gung eines Trennventils, weil die Radbremsen der nicht an
getriebenen Räder im ASR-Betrieb drucklos bleiben.
Das Drehverhalten der einzelnen Räder wird bei der Brems
anlage nach Fig. 1 mit Hilfe von Radsensoren S1 bis S4 er
mittelt und in der Elektronik eines elektronischen Reglers
17 ausgewertet. Mit E sind die Eingänge des Reglers 17,
mit A die Ausgänge des Reglers 17 bezeichnet. Die Ausgänge
A sind über nicht dargestellte Signalleitungen mit den
Spulen der einzelnen elektrisch betätigbaren Hydraulikven
tile 3 bis 10 und 15 und mit einer ebenfalls nicht darge
stellten Ansteuerung des elektrischen Pumpenmotors 11 ver
bunden.
Zur Begrenzung des Druckes im ASR-Betrieb auf einen vorge
gebenen Maximalwert ist ein Überdruckventil Ü vorgesehen.
Während eines ASR-Betriebes tritt der Fall ein, daß zu
nächst nur Bremsdruck in eines der beiden angetriebenen
Räder, beispielsweise über das Einlaßventil 3 in die Rad
bremse des linken Hinterrades HL, eingesteuert werden muß.
Das Einlaßventil 4 des rechten Hinterrades HR wird in die
ser Phase geschlossen. Wenn nachfolgend ein Druckaufbau
auch in der Radbremse des zunächst noch drucklosen rechten
Hinterrades HR notwendig wird, so daß das Einlaßventil 4
auf Durchlaß zurückgeschaltet werden muß, findet ein uner
wünschter Druckausgleich über das Rückschlagventil 18
statt. Der Druckeinbruch in der Radbremse des linken Hin
terrades HL kann durch Ansteuerung des Einlaßventiles 3
ausgeglichen werden.
Fig. 2 dient zur Veranschaulichung der Wirkungsweise des
erfindungsgemäßen Regelkreises, der Bestandteil der im
Regler 17 enthaltenen Elektronik bzw. des Reglerprogrammes
ist. Mit 19, 20 ist der Teil der Reglerlogik bzw. des Reg
lerprogrammes symbolisiert, mit dem aus den Eingangsinfor
mationen, vor allen aus den mit Hilfe der Sensoren 51 bis
54 gewonnenen Informationen, die Bremsdrucksteuersignale
gewonnen werden. Erfindungsgemäß wird mit Hilfe der Logik
19 und eines anschließenden Schaltkreises 20 der Brems
druck Psoll errechnet, der nach Auswertung der Eingangs
informationen in der Radbremse des jeweiligen Rades herr
schen soll. Dieser Solldruck Psoll wird in einem Subtra
hierer 21 mit einem Istdruck oder einem dem Istdruck ange
näherten Wert PMOD verglichen. Aus der Diffe
renz ΔP = Psoll - PMOD werden dann in einer Ventilansteuerung
22 die Signale VS1 zur Ansteuerung des Einlaß
ventils und des Auslaßventils des zugehörigen geregelten
Rades errechnet. Das zugehörige Einlaß-/Auslaßventilpaar,
z. B. 3, 7 oder 4, 8; 5, 9; 6, 10 ist in Fig. 2 mit 23 symboli
siert.
Der Istbremsdruck bzw. der dem Istdruck angenäherte Wert
PMOD wird in dem Ausführungsbeispiel der Erfindung nach
Fig. 2 durch Bildung eines sogen. Raddruckmodells RDM mit
Hilfe der Schaltung oder des Programmteils 24 abgeleitet.
Als Eingangsgrößen zur Bildung des Raddruckmodells RDM
werden vor allem die Ventilansteuersignale VS1 des dem je
weiligen Rad zugeordneten Einlaß-/Auslaßventilpaares, je
doch auch die Ansteuersignale (VS2) anderer Radventile und
des Trennventils 15, über das ebenfalls Druck abgebaut
werden kann. Beispielsweise können bei einer
Schwarz/Weiß-Aufteilung der Bremskreise, wie in dem Aus
führungsbeispiel nach Fig. 1, sämtliche an einen gemeinsa
men Bremskreis angeschlossenen Ventile einen Beitrag zu
dem Raddruckmodell RDM eines bestimmten Rades liefern.
Deutlich wird dies in dem bereits erwähnten Beispiel einer
Antriebsschlupfregelung, bei dem eine gegenseitige hydrau
lische Beeinflussung der Bremsdrücke an den geregelten Rä
dern auftreten kann. Fig. 3 zeigt ein solches Beispiel.
Bei der Bildung des Raddruckmodelles, das den dem Istdruck
angenäherten Druck PMOD für das jeweilige Rad liefert,
sind jedoch außer den Ventilansteuerzeiten noch die Druck
aufbau- und -abbaukennlinien der Radbremsen, die Kennli
nien des gesamten Bremsensystems, die Charakteristik und
Einschaltzeiten der Hydraulikpumpe, der Anfangsdruck beim
Einsetzen der Regelung, der Regelmodus - ABS, ASR oder
Stabilitätsregelung - und andere Einflußgrößen zu berück
sichtigen. In Fig. 2 sind durch die Pfeile VS1 (Ventilsi
gnal 1), VS2, Pumpensignal HP usw. angedeutet, daß zur
Bildung des Raddruckmodells Informationen bzw. Signale un
terschiedlichster Art herangezogen werden können.
Fig. 3 zeigt als Beispiel den Verlauf eines Einlaßven
til-Signals EVS1 und des zugehörigen Raddruckes PRAD1
sowie des Einlaßventil-Signals EVS2 und des zugehörigen
Raddruckes PRAD2 während eines Antriebsschlupfregelungs
vorganges. EVS1 dient hier zur Ansteuerung des Ventils 3
nach Fig. 1, EVS2 zur Ansteuerung des Einlaßventils 4.
RAD1 ist in diesem Beispiel das linke Hinterrad HL, RAD2
das rechte Hinterrad HR. Zum Zeitpunkt t₁ wird zur An
triebsschlupfregelung für eine bestimmte Zeitspanne das
Einlaßventil 3 angesteuert und dadurch Bremsdruck im Hin
terrad HL aufgebaut. Der Bremsdruck wird durch die beim
Einsetzen des ASR-Betriebes angeschaltete Hydraulikpumpe
11, 12 erzeugt, wobei das Trennventil 15 den Druckmittelweg
zum Hauptzylinder 1 unterbricht. Zum Zeitpunkt t₂ wird
durch einen weiteren Druckaufbaupuls bzw. durch erneutes
Ansteuern des Einlaßventiles 3 der Druck am Hinterrad HL
erhöht. Das rechte Hinterrad HR ist zunächst noch druck
los; zum Beginn des ASR-Betriebes wurde das Einlaßventil 4
umgeschaltet.
Zum Zeitpunkt t₃ wird nun jedoch auch eine Bremsbetäti
gung am rechten Hinterrad HR erforderlich. Das Einlaßven
til 4 wird daher zum Zeitpunkt t₃ für eine vorgegebene
Zeitspanne auf Durchlaß zurückgeschaltet. Da die Förder
menge der Hydraulikpumpe 12 begrenzt ist, hat die Zuschal
tung der Radbremse des rechten Hinterrades zum Zeitpunkt
t₃ zur Folge, daß der Bremsdruck PRAD1 am linken Hin
terrad HL über das dem Einlaßventil 3 parallel liegende
Rückschlagventil 18 reduziert wird. Dieser unerwünschte
Effekt wird durch das Raddruckmodell RDM (24) erfaßt.
Durch erneute Ansteuerung des Einlaßventils 3 zum Zeit
punkt t₃ wird der Bremsdruck am linken Hinterrad HL wie
der auf den vorherigen Wert aufgebaut.
Ein gleichartiger Bremsdruckeinbruch wiederholt sich in
dem dargestellten Beispiel nach Fig. 3 zum Zeitpunkt t₉,
wiederum ausgelöst durch ein Ventilansteuersignal EVS2 und
die dadurch erreichte Erhöhung des Bremsdruckes PRAD2 am
rechten Hinterrad HR.
Das Erkennen und Ausregeln von Druckeinbrüchen, die eine
Folge der gegenseitigen hydraulischen Beeinflussung der an
einen Bremskreis angeschlossenen Radbremsen sind, insbe
sondere bei einer Antriebsschlupfregelung - ist ein typi
sches Beispiel für die Verbesserung der Regelung durch den
zweiten, untergeordneten Regelkreis gemäß der Erfindung.
Eine Erfassung des Druckeinbruchs über die Reaktion des
geregelten Rades wäre erheblich schwieriger und mit Verzögerungen
verbunden.
Nach Fig. 3 können die Ventilsignale EVS1 und EVS2 drei
Niveaus annehmen. Jedem Niveau entspricht ein
Ventil-Schaltzustand bzw. eine Schaltposition. Es sind
dies die Ventil-Schaltpositionen "K", d. h. Druck konstant;
"AUF", d. h. Druckaufbau, und "AB", d. h. Druckabbau. In der
Ausführungsart der Erfindung nach Fig. 1 wird die Kon
stanthaltung durch das gleichzeitige Schließen des Ein
laß- und des Auslaßventils, Druckaufbau durch die darge
stellte Grundstellung der Ventile und Druckabbau durch
Öffnen des Auslaßventils bei gleichzeitigem Schließen des
Einlaßventils erreicht. Mit einem bekannten Drei-Stel
lungsventil anstelle der 2/2-Wegeventile nach Fig. 1 könn
te die gewünschte Bremsdruckmodulation ebenfalls reali
siert werden.
In den beiden Diagrammen in Fig. 3, die den Druckverlauf
PRAD1, PRAD2 zeigen, ist gestrichelt der errechnete
Druck-Sollwert Psoll, mit durchgezogener Linie der Ist
wert bzw. der dem Istwert angenäherte Druckwert PMOD
dargestellt. Die Differenzen zwischen Psoll und PMOD
sind zum einen bedingt durch die Ventil- oder Systemkenn
linien, die Änderungen nur mit endlicher Geschwindigkeit
zulassen. Zum anderen fallen die Differenzen zwischen
Psoll und PMOD zu den Zeitpunkten t₃,t₆ und t₉
auf, die durch die beschriebene hydraulische Kopplung der
an einem Bremskreis angeschlossenen Bremsen, verursacht
werden. Im vorliegenden Fall findet zum Zeitpunkt t₃ und
t₉ ein Druckmittelfluß von der Radbremse des linken
Hinterrades über das Rückschlagventil 18 zum rechten
Vorderrad hin statt. Zum Zeitpunkt t₆ erfolgt ein
kurzzeitiger Druckausgleich über das dem Einlaßventil 4
parallel liegende Rückschlagventil 18′.
Claims (7)
1. Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit elektroni
scher Regelung, insbesondere mit Blockierschutz-, An
triebsschlupf- oder Fahrstabilitätsregelung, mit Senso
ren zur Ermittlung des Raddrehverhaltens und mit einer
elektronischen Schaltung zur Auswertung der Sensorsi
gnale und zur Erzeugung von Bremsdruck-Steuersignalen,
die elektrisch betätigbaren Hydraulikventilen zugeführt
werden und mit denen der Bremsdruck in den Radbremsen
in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten gesteuert
wird, dadurch gekennzeichnet, daß
Schaltkreise (20) vorhanden sind, die den Sollbrems
druck (Psoll) in den Radbremsen der geregelten Räder
in Abhängigkeit von dem Raddrehverhalten ermitteln, und
daß in einem zweiten, untergeordneten Regelkreis
(21, 22, 24) der Sollbremsdruck (Psoll) mit dem Ist
bremsdruck oder einem dem Istbremsdruck angenäherten
Wert (PMOD) verglichen, die Differenz (ΔP) zwischen
dem Soll- und dem Istbremsdruck bzw. dem dem Istbrems
druck angenäherten Wert bestimmt und die Signale zur
Ansteuerung der den geregelten Rädern zugeordneten Hy
draulikventile in Abhängigkeit von der Bremsdruckdiffe
renz (ΔP) erzeugt werden.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der dem Istbremsdruck in
den einzelnen Radbremsen angenäherte Wert (PMOD)
durch Bildung eines Raddruckmodells (RDM, 24) ermittelt
wird.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Bildung des Rad
druckmodells (RDM, 24) die den Bremsdruck in der jewei
ligen Radbremse bestimmenden Größen, zu denen die Hy
draulikventil-Ansteuersignale (VS1, VS2) des betreffen
den und der übrigen, an dem gleichen Bremskreis ange
schlossenen Radbremsen gehören, ausgewertet werden.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge
kennzeichnet, daß als den Druck bestimmen
de Größen die Bremsdruckabbau- und -aufbaukennlinien
der Radbremsen und des gesamten Bremsensystems, der An
fangsdruck beim Einsetzen der Regelung, Bremsbetäti
gungssignale, Ansteuersignale einer Hydraulikpumpe im
Hilfsdruckversorgungssystem der Bremsanlage, und zwar
alle oder einige der vorgenannten Größen, berücksich
tigt werden.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Anfangsdruck beim
Einsetzen der Regelung aus der Fahrzeug- und/oder aus
der Radbeschleunigung unter Berücksichtigung der Brems
kraft- oder Achslastverteilung ermittelt wird.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Ermittlung des An
fangsdruckes die Zeitspanne zwischen dem Betätigen der
Bremse und dem Einsetzen der Regelung ausgewertet wird.
7. Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der An
sprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß diese für eine Bremsanlage mit Antriebs
schlupfregelung durch Bremseneingriff (BASR) vorgesehen
ist, die zwei hydraulisch getrennte Bremskreise (1, 11)
aufweist, an die jeweils die Radbremsen der beiden Rä
der einer Achse (VL, VR; HR, HL) angeschlossen sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: CONTINENTAL TEVES AG & CO. OHG, 60488 FRANKFURT, D |
|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8304 | Grant after examination procedure | ||
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R071 | Expiry of right |