DE4442326B4 - Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung einer Druckgröße - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Ermittlung eines Differenzdrucks bei einer Bremsanlage eines Straßenfahrzeugs mit wenigstens einem ersten Magnetventil, das eine erste Leitung und eine zweite Leitung verbindet, wobei in die Ermittlung des Differenz- drucks (PD) zwischen einem ersten Druck (PV) in der ersten Leitung und einem zweiten Druck (PW) in der zweiten Leitung
– ein vorgegebener Druckgradient sowie
– ein Signal, das die Dauer der Ansteuerung des ersten Magnetventils kennzeichnet, sowie
– der Differenzdruck vor der Ansteuerung, eingeht.
– ein vorgegebener Druckgradient sowie
– ein Signal, das die Dauer der Ansteuerung des ersten Magnetventils kennzeichnet, sowie
– der Differenzdruck vor der Ansteuerung, eingeht.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ermittlung eines Differenzdruckes, insbesondere in einer Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung.
- Üblicherweise werden Differenzdrücke mittels Sensoren erfaßt. Solche Sensoren sind sehr teuer.
- Aus der
DE 31 37 200 A1 ist ein Zweikreis-Bremssystem bekannt, das mit einer Blockierschutzeinrichtung kombiniert ist. Zwischen den beiden Bremskreisen im Bereich der Blockierschutz-Magnetventile ist ein Druckfühler vorgesehen, der bei ungleichen Drücken in den beiden Bremskreisen anspricht und mit Hilfe von in einem elektronischen Steuergerät der Blockierschutzeinrichtung vorprogrammierten Totzyklen eine Überwachung der Arbeit der Magnetventile ermöglicht. - In der
DE 35 43 145 A1 wird ein elektronisches Bremssystem für ein Fahrzeug beschrieben, bei dem ein Sollwert einer Fahrzustandsgröße, z.B. der Bremsdruck, durch ein elektrisches Signal vorgegeben wird, der Istdruck gemessen wird und über die Differenz von Soll- und Istdruck der Istdruck auf den Solldruck geregelt wird. Es werden zwei Regelbereiche vorgegeben, nämlich ein Normalregelbereich, in dem die übliche Regelung erfolgt und ein Regelbereich, in dem das Ventil gepulst betrieben wird. - Aufgabe der Erfindung
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, mit der der Differenz- druck, insbesondere in einer Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung zu schaffen, die billig ist und nur einen sehr geringen Aufwand erfordert.
- Vorteile der Erfindung
- Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung und dem erfindungsgemäßen Verfahren kann der Differenzdruck, insbesondere in einer Bremsanlage mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung einfach und kostengünstig ermittelt werden.
- Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
- Zeichnung
- Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Es zeigen
1 eine schematische Darstellung wesentlicher Elemente der erfindungsgemäßen Vorrichtung,2 verschiedene über der Zeit aufgetragene Ansteuersignale und3 und4 verschiedene über der Zeit aufgetragene Drucksignale P. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- Es ist bekannt, daß zur Modulation des Druckes in den einzelnen Radbremsen eines Fahrzeugs, das mit einer Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung ausgerüstet ist, elektrisch betätigbare Einlaß- und Auslaßventile verwendet werden. Hierzu dienen vorzugsweise Zweiwegeventile, also Hydraulikventile, die nur zwei Schaltpositionen (offen oder geschlossen) aufweisen. Der gewünschte Druckaufbaugradient oder der Druckabbaugradient wird durch Ansteuerung der Ventile mit Pulsfolgen und Variieren des Pulsdauer-/Pulspausenverhältnisses erreicht.
- Das Einlaßventil, das in der Bremsleitung zwischen dem Bremsdruckgeber bzw. dem Hauptbremszylinder und der Radbremse eingefügt ist, ist im allgemeinen in seiner Ruhestellung auf Durchlaß geschaltet, während das Auslaßventil, das zum Druckabbau dient, in der Ruhestellung den Druckmittelweg zurück zum Hauptbremszylinder über eine Pumpe oder einen Druckausgleichsbehälter sperrt.
- Anstelle der Einlaß-/Auslaßventilpaare können auch Ventilanordnungen mit drei Schaltpositionen (Druckaufbau, Druckkonstanthaltung und Druckabbau) verwendet werden.
- In
1 sind die Verhältnisse am Beispiel eines Einlaßventils und eines Auslaßventils einer Blockierschutzund/oder Antriebsschlupfregelung dargestellt. Die beschriebene Vorgehensweise ist nicht allein auf die Verwendung bei Einlaßventilen und Auslaßventilen bei Bremsanlagen mit Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung beschränkt. - Das Einlaßventil
100 steht über einen ersten Anschluß über eine erste Leitung105 mit einem Hauptbremszylinder110 in Verbindung. In der ersten Leitung herrscht üblicherweise ein Druck PV. Über eine zweite Leitung115 steht der zweite Anschluß des Einlaßventils100 mit dem Radbremszylinder120 in Verbindung. In der zweiten Leitung115 herrscht der Druck PW, der die Bremskraft des Rades bestimmt. - von der zweiten Leitung
115 besteht eine Verbindung zu einem Anschluß eines Auslaßventil160 , dessen zweiter Anschluß mit einer Rückförderpumpe170 in Verbindung steht. - Bei dem dargestellten Einlaßventil
100 handelt es sich um ein sogenanntes 2/2-Magnetventil. In der Ruhestellung, solange kein Strom fließt, gibt das Einlaßventil100 den Durchfluß zwischen der ersten Leitung105 und der zweiten Leitung115 frei. In dieser Stellung wird der Magnetven tilanker durch eine Feder gehalten. Durch Bestromen einer Spule130 wird eine Kraft entgegen der Federkraft ausgeübt, die das Ventil in seine Schließstellung bringt. - Bei dem dargestellten Auslaßventil
160 handelt es sich ebenfalls um ein sogenanntes 2/2-Magnetventil. In der Ruhestellung, solange kein Strom fließt, sperrt das Auslaßventil160 den Durchfluß zwischen der zweiten Leitung115 und der Rückförderpumpe170 . In dieser Stellung wird der Magnetventilanker durch eine Feder gehalten. Durch Bestromen einer Spule165 wird eine Kraft entgegen der Federkraft ausgeübt, die das Ventil in seine Öffnungsstellung bringt. - Die Spule
165 steht mit einem erster elektrischen Anschluß mit einer Versorgungsspannung Ubat und mit einem zweiten Anschluß mit einem Schaltmittel180 in Verbindung. Entsprechend steht die Spule130 über einen ersten elektrischen Anschluß mit der Versorgungsspannung Ubat und mit einem zweiten Anschluß mit einem zweiten Schaltmittel140 in Verbindung. - Als Schaltmittel werden vorzugsweise Feldeffekttransistoren verwendet. Der Steueranschluß des ersten Schaltmittels
180 steht mit einer Steuereinheit150 in Verbindung. Über diese Verbindung wird das erste Schaltmittel mit einem ersten Ansteuersignal beaufschlagt. Der Steueranschluß des zweiten Schaltmittels steht ebenfalls mit der Steuereinheit150 in Verbindung und wird von dieser mit einem zweiten Ansteuersignal A2 beaufschlagt. - Durch Schließen der Schaltmittel
140 und180 wird der Stromfluß zwischen der Versorgungsspannung durch die Spule130 bzw. 165 zum Masseanschluß freigegeben. - Bei der Steuereinheit
150 handelt es sich vorzugsweise um eine Blockierschutz- und/oder Antriebsschlupfregelung. Diese verarbeitet verschiedene Signale verschiedener Sensoren bzw. Signale anderer Steuereinheiten, wie beispielsweise einer Fahrgeschwindigkeitsregelung und/oder einer Fahrgeschwindigkeitsbegrenzung. Insbesondere verarbeitet diese Einrichtung Signale von Drehzahlsensoren190 , die die Drehzahlen der verschiedenen Räder des Kraftfahrzeuges erfassen. Ausgehend von den verschiedenen verarbeiteten Signalen bestimmt die Steuereinheit150 die Ansteuersignale A1 und A2 zur Ansteuerung der Spulen130 und165 . - Mittels der Ventile
100 und160 kann der Druckaufbau und der Druckabbau in der zweiten Leitung150 und damit im Radbremszylinder120 gesteuert werden. - Ist das Einlaßventil
100 geschlossen, bildet sich zwischen der ersten Leitung105 und der zweiten Leitung115 eine Druckdifferenz aus. Um eine optimale Ansteuerung des Einlaßventils100 zu ermöglichen, muß die Druckdifferenz PD zwischen der Leitung105 und der Leitung115 bekannt sein. - Der Druck PV im Hauptbremszylinder
110 hängt im wesentlichen von der Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer ab. Je nachdem, wie stark der Fahrer das Bremspedal betätigt, nimmt der Druck PV unterschiedliche Werte an. - Zur Verdeutlichung der Vorgehensweise sei auf
2 ver-wiesen. In2a ist das Ansteuersignal A1 für das Auslaßventil 160 und in2b das Ansteuersignal A2 für das Einlaßventil 100 sowie die jeweiligen Ansteuerzeiten AT1, AT2, . . . AT7 aufgetragen. In2b ist der Druck PW in der Leitung115 , der dem Radbremsdruck entspricht, aufgetragen. - Bei Betätigung des Bremspedals durch den Fahrer baut sich im Hauptbremszylinder
110 ein Druck PV auf. Bis zum Zeitpunkt T1 wird das Einlaßventil100 mit einem Ansteuersignal A2 beaufschlagt, das einen niederen Pegel aufweist. Das erste An steuersignal A1 weist ebenfalls einen niederen Pegel auf. Dies bedeutet, daß die Spule165 ebenfalls nicht bestromt wird. Beide Magnetventile befinden sich daher in ihrer Ruhestellung. Dies bedeutet, der Druck PV, der vom Fahrer durch die Bremspedalbetätigung vorgegeben wird, wirkt auf den Radzylinder120 . Der Druck in der Leitung115 nimmt also ebenfalls den Wert PV an. - Zum Zeitpunkt T1 erkennt die Steuereinheit
150 anhand der Auswertung der Drehzahlsensoren190 eine Blockierneigung eines Rades, Ab diesem Zeitpunkt T1 werden beide Ansteuersignale A1 und A2 auf einen hohen Pegel gesetzt, Dies bedeu-tet, die Schaltmittel140 und180 schließen. Beide Magnetventile werden bestromt und gehen in ihre Arbeitsposition. Dies hat zur Folge, daß der Druck in der ersten Leitung105 auf dem Wert PV verbleibt. Der Druck in der Leitung115 dagegen auf einen kleineren Wert abfällt und die Bremswirkung des Rades nachläßt. - Nachdem der Druck abgefallen ist, wird das Ansteuersignal A1 zurückgenommen, worauf das Auslaßventil
160 den Druckabbau unterbricht und der Druck konstant bleibt. - Anschließend folgt eine Aufbaupulsreihe. Durch Öffnen des Einlaßventils
100 wird der Druck im Radbremszylinder120 in mehreren Stufen auf seinen ursprünglichen Wert angehoben. Üblicherweise ist ein Wert AZS für die Anzahl der Stufen und ein Wert ATS für die Gesamtdauer der Ansteuerung fest vorgeben. In dieser Zeit bleibt das Auslaßventil160 geschlossen. - Zu den Zeitpunkten T2, T3, T4, T5, T6, T7, T8 nimmt die Steuereinheit
150 das zweite Ansteuersignal A2 jeweils für eine bestimmte Zeitdauer ATN zurück. Die Zeitdauer, für die das Ansteuersignal A2 jeweils zurückgenommen wird, bestimmt den Wert, um den der Druck PW in der zweiten Leitung115 jeweils ansteigt. Bei einer längeren Ansteuerdauer steigt der Druck um einen größeren Wert an, als bei einer kurzen Ansteuerdauer. - Bei jeder Zurücknahme des zweiten Ansteuersignals A2 steigt der Druck abhängig von der Dauer der Zurücknahme um einen bestimmten Wert an. Zum Zeitpunkt T8 hat der Druck wieder seinen ursprünglichen Wert erreicht. Zum Zeitpunkt T9 wird wieder eine Blockierneigung eines Rades erkannt, und die Steuereinrichtung
150 gibt wieder ein erstes Ansteuersignal100 vor, das einen Druckabbau in der zweiten Leitung115 und somit eine Zurücknahme der Bremskraft zur Folge hat. Zum Zeitpunkt T9 entspricht dem Zeitpunkt T1, bei dem ein neuer Regelzyklus. des Antiblockierreglers bzw. des Antriebsschlupfreglers startet. - Um eine optimale Vorgabe des Ansteuersignals A2 zu erreichen, muß der Differenzdruck PD zwischen dem Druck PW und dem Druck PV im Hauptbremszylinder
110 bekannt sein. Um Drucksensoren einzusparen, wird wie folgt vorgegangen. - Bei bekanntem Druckgradient, d. h., wenn die Änderung des Drucks pro Zeiteinheit bekannt ist, kann aus der Dauer des Ansteuersignals A1 bzw. A2 die Änderung des Drucks PW in der zweiten Leitung
115 geschätzt und daraus der Druckdifferenz PD zwischen dem Druck PW in der Leitung115 und dem Druck PV im Hauptbremszylinder110 ermittelt werden. - Der neue Wert PDi+1 für den Differenzdruck ergibt sich sich gemäß der folgenden Formel: Hierbei ist PDi der alte Wert für den Differenzdruck, ATi ist die Dauer der Ansteuerung seit der letzten Berechnung des Diffferenzdruckes. Die Ansteuerzeit entspricht der Dauer des Ansteuersignals A2. Bei der Größe AUSG handelt es sich um einen Druckgradient in druckaufbauender Richtung, der auch als Aufbaugradient bezeichnet werden kann. Dieser Druckgradient gibt an, um welchen Wert der Druck innerhalb einer Zeiteinheit ansteigt.
- Es wird also ausgehend von der Ansteuerdauer, die der Zeit entspricht, in der das Einlaßventil
100 geöffnet ist, und der Änderung des Druckes pro Zeiteinheit die Änderung des Druckes PW in der zweiten Leitung geschätzt und damit der Differenzdruck. - Im Anschluß muß der Differenzdruck PD, der sich durch den Druckabbau verändert, geschätzt werden. Hierzu sind verschiedene Möglichkeiten vorgesehen.
- Bei der ersten Möglichkeit erfolgt die Schätzung entsprechend wie beim Druckaufbau gemäß der folgenden Formel: hierbei ist PDi der alte Wert für den Differenzdruck, AT ist die Ansteuerdauer des Auslaßventils
160 . Die Ansteuerdauer entspricht der Dauer des Ansteuersignals A1. Bei der Größe ABG handelt es sich um einen Druckgradienten in druckabbauender Richtung, der auch als Abbaugradient bezeichnet werden kann. Dieser Druckgradient gibt an, um welchen Wert der Druck innerhalb einer Zeiteinheit abfällt. - Bei einer zweiten Möglichkeit wird der neue Differenzdruck PDi+1 ausgehend von der Gesamtdauer AT der Ansteuerzeiten ATi der Druckaufbauphase und dem Aufbaugradienten AUSG gemäß der folgenden Formel bestimmt.
- Hierbei ist PDi der alte Wert für den Differenzdruck, der am Ende der Aufbaupulsreihe vorlag. Hierbei ergibt sich als neuer Differenzdruck der Wert des Differenzdrucks, der vor dem Start des Druckaufbaus vorlag.
- Allgemein ergibt sich der neue Wert des Differenzdruckes aus dem alten Wert des Differenzdruckes, der Ansteuerdauer des Magnetventils und dem Druckgradienten.
- Treten das erste Ansteuersignal A1 zu früh oder zu spät auf muß eire Korrektur erfolgen. Zu früh bedeutet, das der Wert AZS für die Gesamtansteuerdauer oder der Wert ATS für die Anzahl der Ansteuerimpulse noch nicht erreicht ist.
- Bei einer ersten Variante wird der neue Startwert PDi+1 für den Differenzdruck ausgehend von dem alten Startwert für den Differenzdruck PDi gemäß folgender Formel ermittelt: Bei dem Wert AT handelt es sich um die Summe der Dauer der Ansteuerimpulse der Aufbaupulsreihe des vorhergehenden Regelzyklus. Bei dem Wert K1 handelt sich um eine Konstante. Bei dem Wert P100 handelt es sich um eine Reglergröße, die eine geschätzte Gesamtansteuerzeit für den Druckaufbau bis zur Blockierneigung des Rades enthält.
- Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung wird der Startwert für den Differenzdruck gemäß der folgenden Formel bestimmt: Bei dem Wert AZS handelt es sich um die Anzahl der Ansteuer-impulse, für die üblicherweise das Einlaßventil
100 bei einem Re gelzyklus angesteuert wird. Bei dem Wert AZ handelt es sich um die tatsächliche Anzahl der Ansteuerimpuls des vorhergehenden Regelzyklus. Bei dem Wert K2 handelt sich um eine Konstante. Bei F ist eine beliebige Funktion, vorzugsweise wird die Differenz quadriert. - Ausgehend von dem Vergleich zwischen dem üblichen Wert AZS für die Anzahl der Druckaufbaupulse und der tatsächlichen Anzahl AZ der Druckaufbauimpulse wird der Wert für den Differenzdruck PD korrigiert.
- In
3 sind verschiedene Druckverläufe über der Zeit aufgetragen. In3a ist die Reglergröße P100, in3b ist der tatsächliche Druck PW in der zweiten Leitung115 und damit im Radbremszylinder und in3c der geschätzte Differenzdruck PD über der Zeit aufgetragen. - Zu Beginn der Regelung zum Zeitpunkt
1 wird der Differenzdruck auf fest vorgegebenen Anfangswert gesetzt. Zu den Zeitpunkten2 ,5 ,8 und11 starten die Aufbaupulsreihen, d. h. es erfolgt eine Ansteuerung, wie in der zweiten Zeile der2 dargestellt. Und es wird gemäß Formel (1) der Differenzdruck berechnet. Dieser Vorgang wird abgebrochen, sobald eine positive Flanke des Ansteuersignals A1 auftritt. Dies erfolgt zu den Zeitpunkten3 ,6 ,9 und12 . - Bei diesen Zeitpunkten wird der Differenzdruck wieder auf einen Wert gesetzt, der sich gemäß den Formeln (2) oder (3) ergibt. Danach wird der Differenzdruck gemäß den Formeln (4) oder (5) korrigiert.
- Bei dem in
3 gezeigten beispielhaften Druckverlauf, erfolgt zum Zeitpunkt4 keine Korrektur, da sich der Wert P100 erreicht wurde bzw. die übliche Anzahl von Druckaufbauimpulsen erfolgten. Zum Zeitpunkt7 wird der Differenzdruck PD auf einen höheren Wert korrigiert, da der Wert P100 nicht erreicht wurde bzw. weniger Druckaufbauimpulse aufgetreten sind als üblich. Zum Zeitpunkt10 wird der Differenzdruck auf einen niedrigeren Wert korrigiert, da der Wert P100 überschritten wurde bzw. mehr Druckaufbauimpulse aufgetreten sind als üblich. - In
4 ist der Druck PV im Hauptbremszylinder110 und der Druck PW in der Radbremse aufgetragen. Die Zeitpunkte sind entsprechend, wie in3 bezeichnet, Zum Zeitpunkt0 betätigt der Fahrer die Bremse. Ab diesem Zeitpunkt baut sich im Hauptbremszylinder Druck auf. Der Druck PV steigt an. Zum Zeitpunkt1 erkennt die Steuereinrichtung150 ein Rad mit Blockierneigung. Durch ein entsprechendes Ansteuersignal wird das Auslaßventil160 geöffnet und das Einlaßventil100 geschlossen. Dies hat ab dem Zeitpunkt1 ein Druckabbau zur Folge. Ab dem Zeitpunkt2 beginnt eine Aufbaupulsreihe, wie sie in2 dargestellt ist. Der Differenzdruck PD entspricht der Differenz zwischen dem Druck PV und dem Druck PW. Mit einem Pfeil ist auch die Reglergröße P100 eingezeichnet, diese Größe ist ein Maß für den Druckabbaus bzw, für den Druckbereich zwischen denen der Druck während des Regelzykluses ab Zeitpunkt1 schwankt.
Claims (7)
- Verfahren zur Ermittlung eines Differenzdrucks bei einer Bremsanlage eines Straßenfahrzeugs mit wenigstens einem ersten Magnetventil, das eine erste Leitung und eine zweite Leitung verbindet, wobei in die Ermittlung des Differenz- drucks (PD) zwischen einem ersten Druck (PV) in der ersten Leitung und einem zweiten Druck (PW) in der zweiten Leitung – ein vorgegebener Druckgradient sowie – ein Signal, das die Dauer der Ansteuerung des ersten Magnetventils kennzeichnet, sowie – der Differenzdruck vor der Ansteuerung, eingeht.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ermittlung des Differenzdrucks ein Druckgradient in druckaufbauender Richtung (AUSG) sowie die Ansteuerdauer (AT) des ersten Magnetventils eingehen.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ermittlung des Differenzdrucks ein Druckgradient (ABG) in druckabbauender Richtung sowie die Ansteuerdauer (AT) eines zweiten Magnetventils, das zwischen der zweiten Leitung und einer dritten Leitung angeordnet ist, eingehen.
- Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ansteuerung des zweiten Magnetventils der Differenzdruck abhängig von dem Vergleich zwischen einer Größe (P100), die einer erwarteten Ansteuerdauer entspricht, und der tatsächlichen Ansteuerdauer (AT) des ersten Magnetventils seit der letzten Ansteuerung des zweiten und/oder des ersten Magnetventils, korrigierbar ist.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Ansteuerung des zweiten Magnetventils der Differenzdruck korrigierbar ist, wobei die Korrektur von dem Vergleich zwischen der Anzahl (AZS) der üblichen Ansteuerimpulse und der tatsächlichen Anzahl (AZ) der Ansteuerimpulse des ersten Magnetventils seit der letzten Ansteuerung des zweiten und/oder des ersten Magnetventils, abhängt.
- Vorrichtung zur Ermittlung einer Druckgröße bei einer Bremsanlage eines Straßenfahrzeugs mit wenigstens einem ersten Magnetventil, das eine erste Leitung und eine zweite Leitung verbindet, mit Mitteln durch welche ein Differenzdruck (PD) zwischen einem Druck (PV) in der ersten Leitung und einem Druck (PW) in der zweiten Leitung ermittelt wird, wobei in die Ermittlung – ein vorgegebener Druckgradient sowie – ein Signal, das die Dauer der Ansteuerung des ersten Magnetventils kennzeichnet sowie – der Differenzdruck vor der Ansteuerung eingeht.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, die den Differenzdruck ausgehend von einem Druckgradienten (ABG). in druckabbauender Richtung und der Ansteuerdauer (AT) eines zweiten Magnetventils, das zwischen der zweiten Leitung und einer dritten Leitung angeordnet ist, ermitteln.
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