EP4554828A1 - Verfahren zum betrieb einer kolbenpumpe in bremssystemen ohne saugdrosselung - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer kolbenpumpe in bremssystemen ohne saugdrosselung

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EP4554828A1
EP4554828A1 EP23737880.7A EP23737880A EP4554828A1 EP 4554828 A1 EP4554828 A1 EP 4554828A1 EP 23737880 A EP23737880 A EP 23737880A EP 4554828 A1 EP4554828 A1 EP 4554828A1
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EP
European Patent Office
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pressure
supply device
brake
pressure supply
speed
Prior art date
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Pending
Application number
EP23737880.7A
Other languages
English (en)
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Inventor
Andreas Neu
Andreas TOP
Michael Stein
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Continental Automotive Technologies GmbH filed Critical Continental Automotive Technologies GmbH
Publication of EP4554828A1 publication Critical patent/EP4554828A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B60T2270/40—Failsafe aspects of brake control systems
    • B60T2270/413—Plausibility monitoring, cross check, redundancy

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a hydraulic brake system having at least one pressure supply device for conveying brake fluid into at least one wheel brake, wherein in order to set a target pressure in the at least one wheel brake, a required brake fluid volume is determined and the pressure supply device is controlled to deliver the brake fluid volume.
  • the invention also relates to such a brake system.
  • Such brake systems have been known for a long time in order to be able to build up brake pressure independently of the driver using the pressure supply device.
  • a target pressure should usually be reached very quickly, for which large volume flows and thus speeds of the motors of the pressure supply device are required. Since these speeds do not suddenly drop to zero, brake fluid continues to be pumped even after the target pressure has been reached, thus promoting a follow-up volume. This can lead to a large overshoot in pressure and thus over-braking. This results in both comfort and safety losses.
  • the object is achieved according to the invention by taking into account the run-out behavior of the pressure supply device during the printing position.
  • a limit speed is determined mathematically, which would promote a follow-up volume that corresponds to the required brake fluid volume when the engine of the pressure supply device is switched off. This means that when the pressure supply device runs at the limit speed and is switched off, exactly the required volume of brake fluid is still delivered in its wake.
  • the determined limit speed is specified as a limit to the pressure supply device or the limit speed is specified by the Simply request the print provision facility directly. This means that the speed requirement known from the prior art can be expanded by such a limitation and only the limited speed requirement can be requested from the pressure supply device. Alternatively, the limit speed determined according to the invention is requested directly.
  • the pressure supply device thus runs at its maximum speed, or the maximum permissible speed. Only when the actual pressure approaches the target pressure and the volume of brake fluid still to be pumped and therefore required becomes smaller does the limit speed drop into a range that limits the actual speed of the pressure supply device. This means that the pump stops after it is switched off and the target pressure is achieved precisely by the pressure supply device continuing to run.
  • the pressure supply device is a piston pump.
  • a pump can pump high volume flows and achieve high final pressures while maintaining manageable component costs.
  • a target pressure can be achieved particularly quickly and precisely.
  • the brake system is a redundant brake system with an additional second pressure supply device, in particular a linear actuator.
  • Such redundant braking systems can be used for highly automated driving, in which the driver is the last fallback.
  • the piston pump has no suction throttling, in particular no switchable valve on a suction side, and is in particular connected directly to a pressure-free brake fluid reservoir.
  • a pressure difference prevailing at the pressure supply device is taken into account, in particular by using a run-down characteristic which indicates a speed gradient and/or a run-down time for a given pressure.
  • a run-down characteristic which indicates a speed gradient and/or a run-down time for a given pressure.
  • the greater the back pressure the shorter the follow-up time.
  • other characteristics or maps can also be used, each of which relates the follow-up volume to the current speed of the pump and the prevailing pressure, so that the limit speed can be determined for a given state of the brake system.
  • P2 Parameter 2
  • the parameters p1 and p2 can therefore either be determined experimentally or determined using the quantities of analytical consideration.
  • the voltage supply to the motor of the pressure supply device is short-circuited when the motor is switched off. This leads to a braking electromagnetic force via induction and thus to the pump stopping more quickly. This results in a lower replenishment volume for a given speed and differential pressure across the pump.
  • the pump can therefore be operated at high speed for longer, whereby the target pressure or the target volume can be reached more quickly without pressure overshooting occurring.
  • the required brake fluid volume is determined from a pressure-volume characteristic curve. This makes it particularly easy to establish a connection between the target pressure and the required brake fluid volume.
  • the target speed of the pressure provision device is set to zero. This means that the electrical power supplied to the pump is also reduced to zero and it stops.
  • the method according to the invention ensures that the desired pressure is set precisely without any further power supply to the motor.
  • the object is also achieved by a hydraulic motor vehicle brake system having at least one pressure supply device and a control unit for regulating the pressure supply device, the control unit being set up to carry out the above method.
  • the task is also solved by a computer program product which is designed in such a way that it carries out one of the methods when executed in a control device.
  • a redundant brake system having multiple pressure or volume sources: a linear actuator (LAC) and a piston pump
  • Fig. 1 shows schematically a brake system according to the invention
  • Fig. 2 shows a diagram with an exemplary stopping characteristic
  • Fig. 1 Shown in Fig. 1 is a redundant hydraulic brake system for motor vehicles.
  • the brake system is designed to actuate four hydraulically actuated wheel brakes 8; an extension to more wheel brakes is easily possible.
  • the wheel brakes (HL, HR) are assigned to the rear axle and the wheel brakes (VL, VR) to the front axle of the vehicle.
  • the brake system comprises a first structural unit, which is designed, for example, as a first electro-hydraulic brake control device with a valve block and a first electronic control device, and a second structural unit, which, for example, is designed as a second electro-hydraulic brake control device is designed with a valve block and a second electronic control device.
  • a pressure medium storage container 4 with three chambers is arranged on the first structural unit, with the first chamber being assigned a first container connection, the second chamber being assigned a second container connection and the third chamber being assigned a third container connection.
  • a first electrically actuable pressure source 5 is arranged in the first structural unit.
  • a second electrically actuated pressure source 2 and wheel-specific brake pressure modulation valves are arranged in the second structural unit, which are designed as an electrically actuated inlet valve 6 and an electrically actuated outlet valve 7 for each wheel brake 8.
  • the first pressure source 5 and the second pressure source 2 are connected on the pressure side to a brake supply line to which the four inlet valves 6 are connected. So all four wheel brakes 8 can be actuated by means of the first pressure source 5 or by means of the second pressure source 2.
  • An electrically actuated circuit isolating valve 40 is arranged in the brake supply line, so that when the circuit isolating valve 40 is closed, the brake supply line is divided into a first line section, to which the inlet valves 6 and the wheel brakes 8 of the rear axle are connected, and a second line section, to which the inlet valves 6 or . the wheel brakes 8 of the front axle are connected, is separated.
  • the second pressure source 2 is hydraulically connected to the first line section and the first pressure source 5 is hydraulically connected to the second line section.
  • the brake system is separated or divided into two hydraulic brake circuits I and II. In the first brake circuit I, the pressure source 2 is connected (via the first line section) to only the wheel brakes 8 of the rear axle, and in the second brake circuit II, the first Pressure source 5 (via the second line section) with only the wheel brakes
  • the circuit isolating valve 40 is advantageously designed to be open when de-energized.
  • the brake system comprises, for each hydraulically actuated wheel brake 8, an inlet valve 6 and an outlet valve 7, which are hydraulically connected in pairs via center connections and are each connected to a hydraulic wheel connection of the second structural unit, to which the corresponding wheel brake 8 is connected.
  • the inlet valves 6 are each connected in parallel with a check valve that opens towards the brake supply line.
  • the output connections of the outlet valves 7 are connected to the pressure medium reservoir 4 or its second chamber via a common return line.
  • the input connections of all inlet valves 6 can be supplied with a pressure by means of the brake supply line (i.e. with the circuit isolating valve 40 open), which is provided by the first pressure source 5 or, for example if the first pressure source 5 fails, by the second pressure source 2.
  • the first electrically controllable pressure source 5 of the valve block is designed as a hydraulic cylinder-piston arrangement (or a single-circuit electro-hydraulic actuator (linear actuator)), the piston of which can be actuated by a schematically indicated electric motor with the interposition of a rotation-translation _, also shown schematically is, in particular can be moved back and forth in order to build up and reduce pressure in a pressure chamber.
  • the piston limits the pressure chamber of the pressure source 5.
  • a rotor position sensor which detects the rotor position of the electric motor and is only indicated schematically is provided.
  • a system pressure line section is connected to the pressure chamber of the first electrically controllable pressure source 5.
  • the pressure source 5 or its pressure chamber is connected to a hydraulic connection of the first structural unit, which is connected via a hydraulic connecting element to a hydraulic connection of the second structural unit.
  • This Connection represents the only hydraulic pressure connection, in particular the only hydraulic connection, between the first and the second structural unit. This is a hydraulic connection for transmitting a brake pressure to actuate the wheel brakes 8.
  • the pressure chamber is connected to the pressure medium reservoir 4 via a (re-suction) line, regardless of the actuation state of the piston.
  • a check valve 53 closing in the direction of the pressure medium reservoir 4 is arranged in the line in connection with the second chamber.
  • An electrically switchable valve 23 forms a further connection to the first container chamber, which is also connected together to the output connection of the linear actuator 5.
  • the cylinder-piston arrangement 5, for example, has no sniffer holes.
  • the second electrically controllable pressure source 2 of the second structural unit is, for example, designed as a two-piston pump, the two pressure sides of which are connected together.
  • the suction sides are connected to the return line and thus to the pressure medium reservoir 4.
  • the pressure sides are connected to the first line section of the brake supply line.
  • isolation valve 26 is arranged in the second structural unit. Isolation valve 26 is hydraulically arranged between the connection and the second line section of the brake supply line. The first pressure source 5 is thus separably connected to the second line section or the brake supply line via the isolation valve 26.
  • the brake system includes a pressure sensor in the brake circuit I, which is therefore assigned to the second pressure source 2. This is advantageous for burst protection when circuit isolation is active, i.e. when the circuit isolation valve 40 is closed.
  • the pressure sensor can also be arranged in brake circuit II or a second pressure sensor can be provided so that each of the two brake circuits I and II can be monitored directly by means of a pressure sensor.
  • the brake system for leak monitoring includes a level measuring device for determining a pressure medium level in the pressure medium reservoir 4.
  • Each electronic control device includes electrical and/or electronic elements (e.g. microcontrollers, power units, valve drivers, other electronic components, etc.) for controlling the electrically actuated components of the associated valve block and, if applicable, the associated sensors.
  • the valve block and electronic control device are advantageously designed in a known manner as an electro-hydraulic unit.
  • the first electronic control device controls the first pressure source 5.
  • the first pressure source 5 is supplied with energy (from a first electrical energy source) via the first electronic control device.
  • the second electronic control device controls the second pressure source 2.
  • the second pressure source 2 is supplied with energy (from a second electrical energy source) via the second electronic control device.
  • the first pressure source 5 can be or is controlled exclusively by the first electronic control device and the second pressure source 2 can be or is controlled exclusively by the second electronic control device.
  • the brake system has a primary pressure source 5 and a secondary pressure source
  • the primary pressure source 5 is preferably a linear actuator with a suction check valve 53 and the secondary pressure source 2 is a piston pump.
  • the secondary pressure source 2 can generate a higher pressure than the primary pressure source 5.
  • the suction sides of the two pressure sources 2, 5 are connected to a pressure medium reservoir 4, preferably each with at least one of the separate chambers.
  • the pressure side of the primary pressure source 5 is connected to a primary circuit node via an electromagnetic valve 26, also called a pressure switching valve or isolation valve.
  • the pressure side of the secondary pressure source 2 is connected directly (without the interposition of a valve) to a secondary circuit node.
  • the two circuit nodes are connected to one another via an electromagnetic valve 40, also called a circuit dividing valve.
  • the pressure in the wheel brakes is built up by the primary pressure source 5.
  • the pressure is reduced in the primary pressure source 5. If necessary, the pressure is modulated for each wheel by the inlet and outlet valves.
  • the isolation valve 26 is closed so that the primary pressure source 5 can suck in additional volume.
  • both pressure sources 5 and 2 work in parallel at the same time. If a particularly high pressure is required, the isolation valve 26 is closed and the secondary pressure source 2 increases the pressure above the pressure of the primary pressure source 5. Outside of braking, atmospheric pressure equalization can be permanently ensured via isolation valve 23 and isolation valve 26. If there is a leak in the brake system, the circuit isolating valve 40 is closed and the system is thereby divided into two independent brake circuits I and II.
  • the isolation valve 26 is preferably controlled by the secondary ECU. The following description of operation in the event of an error refers to this valve assignment.
  • the secondary ECU closes the isolation valve 26 to build up pressure via the secondary pressure source 2. Pressure is reduced via the isolation valve 26 or via the outlet valves 7.
  • the inlet and outlet valves are preferably controlled by the secondary ECU so that the pressure can be modulated for each wheel.
  • the pressure is built up and reduced via the primary pressure source 5 as in normal operation. There is no need for individual wheel pressure control, but joint modulation of the wheel pressures remains possible in order to prevent the vehicle from being destabilized by locking wheels.
  • the piston pump 2 is therefore the pressure source for at least two wheel brakes.
  • the pressure side of the pump 2 in addition to the inlet valves 6 of the wheel brakes 8, is partially only connected to a closed valve, circuit isolating valve 40 or switching valve 26.
  • a wheel pressure regulator can keep higher pre-pressure away from the wheel by closing the inlet valve. In this case, however, the pump pumps against a hydraulically rigid space, which can lead to large pressure peaks and thus damage to the hydraulic components.
  • the pump should therefore be controlled in such a way that a target pressure is set quickly and without overshooting.
  • the difficulty here is that the...
  • the pump delivers liquid when the motor is rotating and cannot be throttled on the suction side.
  • the motor is braked electrically as soon as the target pressure is almost reached. This is done by separating it from the supply voltage using the electronic power driver modules and short-circuiting it, thus allowing braking torque to be generated by the current generated by the generator's own voltage and the induced magnetic field.
  • a stopping characteristic curve is also determined. This means that you determine the relationship between back pressure and gradient with regard to the speed that occurs when coasting down.
  • This characteristic curve can be learned once in advance and stored in a brake system. Alternatively or additionally, the characteristic curve can be learned and/or adjusted during operation by measuring the stopping behavior of the pump. Such a characteristic curve is shown in FIG.
  • the system pressure on the pressure side of the pump corresponds to the pressure difference across the pump.
  • Pressure-volume characteristic curve determines the given volume requirement to satisfy it.
  • n* a limit speed n* which, if set, sets exactly the target pressure without overshooting at the outlet.
  • This limit speed can then be used either as a specification or as a limitation for the hydraulic pump.
  • this method can also be used advantageously by the controller for the LAC simply requesting the volume requirement that the piston pump should contribute in addition to the target pressure.
  • the motor controller can first be given a speed that matches the volume requirement. If the coasting speed n* becomes smaller than nVol or the actual speed n, the target speed is set to 0 and the motor sets the desired pressure in its coasting or stopping process.
  • the method according to the invention therefore makes it possible to set a pressure quickly and precisely without overshooting without additional hardware.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage aufweisend zumindest eine Druckbereitstellungseinrichtung zur Förderung von Bremsflüssigkeit in zumindest eine Radbremse, wobei zum Einstellen eines Solldrucks in der zumindest einen Radbremse ein benötigtes Bremsflüssigkeitsvolumen bestimmt wird und die Druckbereitstellungseinrichtung angesteuert wird, das Bremsflüssigkeitsvolumen zu fördern. Um den Solldruck schnell und genau einzustellen wird dabei erfindungsgemäß ein Auslaufverhalten der Druckbereitstellungseinrichtung beachtet, indem eine Grenzdrehzahl bestimmt wird, die bei ausgeschaltetem Motor der Druckbereitstellungseinrichtung ein Nachlaufvolumen fördert, welches dem benötigten Bremsflüssigkeitsvolumen entspricht, und die Drehzahl der Druckbereitstellungseinrichtung auf die Grenzdrehzahl begrenzt wird oder die Grenzdrehzahl von der Druckbereitstellungseinrichtung angefordert wird.

Description

Verfahren zum Betrieb einer Kolbenpumpe in Bremssystemen ohne Saugdrosselung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage aufweisend zumindest eine Druckbereitstellungseinrichtung zur Förderung von Bremsflüssigkeit in zumindest eine Radbremse, wobei zum Einstellen eines Solldrucks in der zumindest einen Radbremse ein benötigtes Bremsflüssigkeitsvolumen bestimmt wird und die Druckbereitstellungseinrichtung angesteuert wird, das Bremsflüssigkeitsvolumen zu fördern. Die Erfindung betrifft außerdem eine solche Bremsanlage.
Derartige Bremssysteme sind seit langem bekannt, um mittels der Druckbereitstellungseinrichtung unabhängig vom Fahrer einen Bremsdruck aufbauen zu können. Dabei soll ein Solldruck meist sehr schnell erreicht werden, wozu große Volumenströme und damit Drehzahlen der Motoren der Druckbereitstellungseinrichtung benötigt werden. Da diese Drehzahlen nicht schlagartig auf null abfallen, wird jedoch auch nach Erreichen des Solldrucks weiter Bremsflüssigkeit gepumpt und somit ein Nachlaufvolumen gefördert. Dies kann zu einem großen Überschießen des Drucks und somit zu einem Überbremsen führen. Dies hat sowohl Komfort- oder als auch Sicherheitseinbußen zur Folge.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Verfahren für derartige Bremsanlagen bereitzustellen, welches obige Nachteile vermeidet.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst indem ein Auslaufverhalten der Druckbereitstellungseinrichtung bei der Druckstellung mit beachtet wird. Hierzu wird rechnerisch eine Grenzdrehzahl ermittelt, welche bei ausgeschaltetem Motor der Druckbereitstellungseinrichtung ein Nachlaufvolumen fördern würde, welches dem benötigten Bremsflüssigkeitsvolumen entspricht. Das heißt, wenn die Druckbereitstellungseinrichtung auf der Grenzdrehzahl läuft und ausgeschaltet wird, wird noch genau das benötigte Bremsflüssigkeitsvolumen in deren Nachlauf gefördert. Die ermittelte Grenzdrehzahl wird der Druckbereitstellungseinrichtung als Begrenzung vorgegeben oder die Grenzdrehzahl von der Druckbereitstellungseinrichtung einfach direkt angefordert. Das bedeutet, es kann die aus dem Stand der Technik bekannte Anforderung einer Drehzahl durch eine derartige Begrenzung erweitert werden und erst die begrenzte Drehzahlanforderung von der Druckbereitstellungseinrichtung angefordert werden. Alternativ wird direkt die erfindungsgemäß ermittelte Grenzdrehzahl angefordert. Diese übersteigt im Allgemeinen zu Beginn den Bereich physikalisch von der Druckbereitstellungseinrichtung überhaupt erreichbarer Drehzahlen. Somit läuft die Druckbereitstellungseinrichtung auf ihrer maximalen Drehzahl, beziehungsweise der maximal zulässigen Drehzahl. Erst wenn sich der Istdruck dem Solldruck annährt und somit das noch zu fördernde also benötigte Bremsflüssigkeitsvolumen kleiner wird, sinkt die Grenzdrehzahl in einen Bereich, der die tatsächliche Drehzahl der Druckbereitstellungseinrichtung begrenzt. Somit läuft die Pumpe nach dem Ausschalten aus und der Solldruck wird genau durch das Nachlaufen der Druckbereitstellungseinrichtung erreicht.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Druckbereitstellungseinrichtung eine Kolbenpumpe. Eine solche Pumpe kann hohe Volumenströme fördern und erreicht hohe Enddrücke bei gleichzeitig überschaubaren Bauteilkosten. Durch das kombinieren einer solchen Pumpe mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann somit ein Solldruck besonders schnell und genau erreicht werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Bremsanlage eine redundante Bremsanlage mit einer zusätzlichen zweiten Druckbereitstellungseinrichtung, insbesondere einem Linearaktuator. Solche redundante Bremsanlagen können für hochautomatisiertes Fahren eingesetzt werden, bei dem der Fahrer als letzte Rückfallebene ausfällt.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Kolbenpumpe keine Saugdrosselung, insbesondere kein schaltbares Ventil an einer Saugseite auf und ist insbesondere direkt mit einem druckfreien Bremsflüssigkeitsreservoir verbunden. Somit kann auf die Kosten dieses zusätzlichen Bauteils verzichtet werden und dennoch wird ein Überschießen des Drucks verhindert.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird bei der Bestimmung der Grenzdrehzahl eine an der Druckbereitstellungseinrichtung herrschende Druckdifferenz beachtet, indem insbesondere eine Auslaufkennline verwendet wird, welche für einen gegebenen Druck einen Drehzahlgradienten und/oder eine Auslaufzeit angibt. Im Allgemeinen ist die Nachlaufzeit umso kürzer, je größer der Gegendruck ist. In einer alternativen Ausführungsform können auch andere Kennlinien oder Kennfelder verwendet werden, die jeweils das Nachlaufvolumen mit der aktuellen Drehzahl der Pumpe und dem herrschenden Druck in Bezug setzen, sodass für eine gegebenen Zustand des Bremssystems die Grenzdrehzahl bestimmt werden kann.
Eine analytische Betrachtung nach dem Energieerhaltungssatz zeigt, dass, in der Bestimmung auch noch die Reibung ergänzt werden kann:
J: Massenträgheitsmoment des Motors w: Kreisfrequenz / Drehzahl des Motors Pi, P2, P: Druck R: Reibungskoeffizient N: Anzahl Umdrehungen a: Volumen pro Umdrehung
Löst man diese Gleichung nach der Zahl der Umdrehungen N auf und vergleicht mit der experimentell gefundenen und im Folgenden aufgeführten Lösung: n: Drehzahl pi: Parameter 1
P2: Parameter 2 zeigt sich insbesondere jeweils die quadratische Drehzahlabhängigkeit. Die Parameter p1 und p2 können daher entweder experimentell bestimmt werden, oder mittels der Größen der analytischen Betrachtung ermittelt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Spannungsversorgung des Motors der Druckbereitstellungseinrichtung bei ausgeschaltetem Motor kurzgeschlossen. Dies führt über Induktion zu einer bremsenden elektromagnetischen Kraft und somit zu einem schnelleren Auslaufen der Pumpe. Somit ergibt sich für eine gegebene Drehzahl und Differenzdruck über der Pumpe ein geringeres Nachfördervolumen. Die Pumpe kann somit länger auf hoher Drehzahl betrieben werden, wodurch der Solldruck bzw. das Sollvolumen schneller erreicht werden, ohne dass ein Drucküberschießen auftritt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das benötigte Bremsflüssigkeitsvolumen aus einer Druck-Volumen-Kennlinie bestimmt. Dadurch kann besonders einfach ein Zusammenhang zwischen dem Solldruck und dem benötigten Bremsflüssigkeitsvolumen gegeben werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird sobald die Istdrehzahl der Druckbereitsstellungseinrichtung größer oder gleich der Grenzdrehzahl ist, die Solldrehzahl der Druckbereitstellungseinrichtung auf null gesetzt. Somit wird die zugeführte elektrische Leistung der Pumpe ebenfalls auf null reduziert und die läuft aus. Durch das erfindungsgemäße Verfahren stellt sich dadurch ohne weitere Stromzufuhr an den Motor genau der Solldruck ein.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage aufweisend zumindest eine Druckbereitstellungseinrichtung und eine Steuereinheit zur Regelung der Druckbereitstellungseinrichtung, wobei die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, ein vorstehendes Verfahren auszuführen. Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Computerprogrammprodukt, welches derart ausgebildet ist, dass es bei Ausführung in einer Steuereinrichtung eines der Verfahren ausführt.
Die Aufgabe wird außerdem gelöst durch ein Datenträgersignal, welches ein solches Computerprogrammprodukt überträgt. ein redundantes Bremssystem aufweisend mehrere Druck- bzw. Volumenquellen: Einen Linearaktuator (LAC) und eine Kolbenpumpe
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch durch die nachfolgende Beschreibung von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen. Dabei gehören alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination zum Gegenstand der Erfindung, auch unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbezügen.
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Bremsanlage,
Fig. 2 zeigt ein Diagramm mit einer beispielhaften Auslaufkennlinie;
In Fig. 1 dargestellt ist eine redundante hydraulische Bremsanlage für Kraftfahrzeuge. Beispielsgemäß ist die Bremsanlage zur Betätigung von vier hydraulisch betätigbaren Radbremsen 8 ausgebildet, eine Erweiterung auf mehr Radbremsen ist einfach möglich. Beispielsgemäß sind die Radbremsen (HL, HR) der Hinterachse und die Radbremsen (VL, VR) der Vorderachse des Fahrzeugs zugeordnet.
Die Bremsanlage umfasst eine erste Baueinheit, welche beispielsgemäß als ein erstes elektrohydraulisches Bremsensteuergerät mit einem Ventilblock und einer ersten elektronischen Steuervorrichtung ausgeführt ist, und eine zweite Baueinheit, welche beispielsgemäß als ein zweites elektrohydraulisches Bremsensteuergerät mit einem Ventilblock und einer zweiten elektronischen Steuervorrichtung ausgeführt ist.
An der ersten Baueinheit ist ein Druckmittelvorratsbehälter 4 mit drei Kammern angeordnet, wobei der ersten Kammer ein erster Behälteranschluss zugeordnet ist, der zweiten Kammer ein zweiter Behälteranschluss und der dritten Kammer ein dritter Behälteranschluss zugeordnet ist.
In der ersten Baueinheit ist eine erste elektrisch betätigbare Druckquelle 5 angeordnet.
In der zweiten Baueinheit ist eine zweite elektrisch betätigbare Druckquelle 2 sowie radindividuelle Bremsdruckmodulationsventile angeordnet, welche als ein elektrisch betätigbares Einlassventil 6 und ein elektrisch betätigbares Auslassventil 7 je Radbremse 8 ausgeführt sind.
Die erste Druckquelle 5 und die zweite Druckquelle 2 sind druckseitig mit einer Bremsversorgungsleitung verbunden, an welche die vier Einlassventile 6 angeschlossen sind. So können alle vier Radbremsen 8 mittels der ersten Druckquelle 5 oder mittels der zweiten Druckquelle 2 betätigt werden.
In der Bremsversorgungsleitung ist ein elektrisch betätigbares Kreistrennventil 40 angeordnet, so dass bei geschlossenem Kreistrennventil 40 die Bremsversorgungsleitung in einen ersten Leitungsabschnitt, an welchen die Einlassventile 6 bzw. die Radbremsen 8 der Hinterachse angeschlossen sind, und einen zweiten Leitungsabschnitt, an welchen die Einlassventile 6 bzw. die Radbremsen 8 der Vorderachse angeschlossen sind, getrennt wird. Die zweite Druckquelle 2 ist mit dem ersten Leitungsabschnitt hydraulisch verbunden und die erste Druckquelle 5 ist mit dem zweiten Leitungsabschnitt hydraulisch verbunden. Bei geschlossenen Kreistrennventil 40 ist die Bremsanlage somit in zwei hydraulische Bremskreise I und II aufgetrennt oder aufgeteilt. Dabei ist im ersten Bremskreis I die Druckquelle 2 (über den ersten Leitungsabschnitt) mit nur noch den Radbremsen 8 der Hinterachse verbunden, und im zweiten Bremskreis II die erste Druckquelle 5 (über den zweiten Leitungsabschnitt) mit nur noch den Radbremsen
8 der Vorderachse verbunden. Das Kreistrennventil 40 ist vorteilhafterweise stromlos offen ausgeführt.
Die Bremsanlage umfasst, wie bereits erwähnt, je hydraulisch betätigbarer Radbremse 8 ein Einlassventil 6 und ein Auslassventil 7, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und jeweils mit einem hydraulischen Radanschluss der zweiten Baueinheit verbunden sind, an welche die entsprechende Radbremse 8 angeschlossen ist. Den Einlassventilen 6 ist jeweils ein zu der Bremsversorgungsleitung hin öffnendes Rückschlagventil parallelgeschaltet. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7 sind über eine gemeinsame Rücklaufleitung mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 bzw. dessen zweiter Kammer verbunden. Die Eingangsanschlüsse aller Einlassventile 6 können mittels der Bremsversorgungsleitung (also bei offenem Kreistrennventil 40) mit einem Druck versorgt werden, der von der ersten Druckquelle 5 oder, z.B. bei Ausfall der ersten Druckquelle 5, von der zweiten Druckquelle 2 bereitgestellt wird.
Die erste elektrisch steuerbare Druckquelle 5 des Ventilblocks ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung (bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator (Linearaktuator)) ausgebildet, deren Kolben von einem schematisch angedeuteten Elektromotor unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Rotations-Translations_,getnebes betätigbar ist, insbesondere vor- und zurückgefahren werden kann, um einen Druck in einem Druckraum auf- und abzubauen. Der Kolben begrenzt den Druckraum der Druckquelle 5. Zur Ansteuerung des Elektromotors ist ein die Rotorlage des Elektromotors erfassender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor vorgesehen.
An den Druckraum der ersten elektrisch steuerbaren Druckquelle 5 ist ein Systemdruckleitungsabschnitt angeschlossen. Mittels des Leitungsabschnitts ist die Druckquelle 5 bzw. deren Druckraum mit einem hydraulischen Anschluss der ersten Baueinheit verbunden, welcher über ein hydraulisches Verbindungselement mit einem hydraulischen Anschluss der zweiten Baueinheit verbunden ist. Diese Verbindung stellt die einzige hydraulische Druckverbindung, insbesondere die einzige hydraulische Verbindung, zwischen der ersten und der zweiten Baueinheit dar. Es handelt sich dabei um eine hydraulische Verbindung zur Übertragung eines Bremsdrucks zur Betätigung der Radbremsen 8.
Der Druckraum ist, unabhängig vom Betätigungszustand des Kolbens, über eine (Nachsaug)Leitung mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. In der Leitung ist ein in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 4 schließendes Rückschlagventil 53 in Verbindung an die zweite Kammer angeordnet. Ein elektrisch schaltbares Ventil 23 bildet eine weitere Verbindung an die erste Behälterkammer, welche ebenfalls und gemeinsam am Ausgangsanschluss des Linearaktuators 5 angeschlossen ist. Die Zylinder-Kolben-Anordnung 5 weist beispielsgemäß keine Schnüffellöcher auf.
Die zweite elektrisch steuerbare Druckquelle 2 der zweiten Baueinheit ist beispielsgemäß als eine Zwei-Kolben-Pumpe ausgeführt, deren zwei Druckseiten zusammengeschaltet sind. Die Saugseiten sind mit der Rücklaufleitung und somit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Die Druckseiten sind mit dem ersten Leitungsabschnitt der Bremsversorgungsleitung verbunden.
Neben der Druckquelle 2 und den Bremsdruckmodulationsventilen 6, 7 ist in der zweiten Baueinheit beispielsgemäß ein elektrisch betätigbares, vorteilhafterweise stromlos offenes, Isolationsventil 26 angeordnet. Isolationsventil 26 ist hydraulisch zwischen dem Anschluss und dem zweiten Leitungsabschnitt der Bremsversorgungsleitung angeordnet. Somit ist die erste Druckquelle 5 über das Isolationsventil 26 mit dem zweiten Leitungsabschnitt bzw. der Bremsversorgungsleitung trennbar verbunden.
Die Bremsanlage umfasst beispielsgemäß im Bremskreis I einen Drucksensor, welcher somit der zweiten Druckquelle 2 zugeordnet ist. Dies ist vorteilhaft für den Berstschutz bei aktiver Kreistrennung, also wenn das Kreistrennventil 40 geschlossen ist. Drucksensor kann aber auch im Bremskreis II angeordnet sein oder es kann ein zweiter Drucksensor vorgesehen sein, so dass jeder der beiden Bremskreise I und II mittels eines Drucksensors direkt überwacht werden kann.
Beispielsgemäß umfasst die Bremsanlage zur Leckageüberwachung eine Pegelmesseinrichtung zur Bestimmung eines Druckmittel-Pegels in dem Druckmittelvorratsbehälter 4.
Jedem Ventilblock ist eine elektronische Steuervorrichtung zugeordnet. Jede elektronische Steuervorrichtung umfasst elektrische und/oder elektronische Elemente (z.B. Mikrocontroller, Leistungsteile, Ventiltreiber, sonstigen elektronische Bauteile, etc.) zur Ansteuerung der elektrisch betätigbaren Komponenten des zugehörigen Ventilblocks und ggf. der zugeordneten Sensoren. Ventilblock und elektronische Steuervorrichtung sind vorteilhafterweise in bekannterweise als eine elektrohydraulische Einheit ausgeführt.
Die erste elektronische Steuervorrichtung steuert die erste Druckquelle 5 an. Beispielsgemäß wird die erste Druckquelle 5 über die erste elektronische Steuervorrichtung mit Energie (von einer ersten elektrischen Energiequelle) versorgt.
Die zweite elektronische Steuervorrichtung steuert die zweite Druckquelle 2 an. Beispielsgemäß wird die zweite Druckquelle 2 über die zweite elektronische Steuervorrichtung mit Energie (von einer zweiten elektrischen Energiequelle) versorgt.
Beispielsgemäß lässt sich bzw. wird die erste Druckquelle 5 ausschließlich durch die erste elektronische Steuervorrichtung und die zweite Druckquelle 2 ausschließlich durch die zweite elektronische Steuervorrichtung ansteuern bzw. angesteuert.
Die Bremsanlage weist eine primäre Druckquelle 5 und eine sekundäre Druckquelle
2 auf, die von jeweils von einer ECU elektrisch betrieben werden und einen Sauganschluss und einen Druckanschluss haben. In den Druckanschluss der Sekundärdruckquelle 2 kann auch im stromlosen Zustand keine Bremsflüssigkeit einströmen. Bevorzugt ist die primäre Druckquelle 5 ein Linearaktuator mit Nachsaug-Rückschlagventil 53 und die sekundäre Druckquelle 2 eine Kolbenpumpe. Bevorzugt kann die sekundäre Druckquelle 2 einen höheren Druck als die primäre Druckquelle 5 erzeugen.
Die Saugseiten der beiden Druckquellen 2, 5 sind mit einem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden, bevorzugt jeweils mit zumindest einer von den getrennten Kammern.
Die Druckseite der primären Druckquelle 5 ist über ein elektromagnetisches Ventil 26, auch Druckzuschaltventil oder Isolationsventil genannt, mit einem primären Kreisknoten verbunden.
Die Druckseite der sekundären Druckquelle 2 ist direkt (ohne Zwischen-schaltung eines Ventils) mit einem sekundären Kreisknoten verbunden. Die beiden Kreisknoten sind über ein elektromagnetisches Ventil 40, auch Kreisteilungsventil genannt, miteinander verbunden.
Im Normalbetrieb wird der Druck in den Radbremsen von der Primärdruckquelle 5 aufgebaut. Abgebaut wird der Druck in die Primärdruckquelle 5. Von den Einlass- und Auslassventilen wird der Druck bei Bedarf radindividuell moduliert.
Gegebenenfalls wird das Isolationsventil 26 geschlossen, damit die Primärdruckquelle 5 zusätzliches Volumen nachsaugen kann.
Wenn ein besonders hoher Volumenstrom angefordert wird, arbeiten beide Druckquellen 5 und 2 gleichzeitig parallel. Wenn ein besonders hoher Druck angefordert wird, wird das Isolationsventil 26 geschlossen, und die Sekundärdruckquelle 2 erhöht den Druck über den Druck der Primärdruckquelle 5 hinaus. Außerhalb von Bremsungen kann der atmosphärische Druckausgleich über Trennventil 23 und Isolationsventil 26 permanent gewährleistet werden. Bei einer Leckage in der Bremsanlage wird das Kreistrennventil 40 geschlossen und das System dadurch in zwei unabhängige Bremskreise I und II aufgeteilt.
Bevorzugt wird das Isolationsventil 26 von der sekundären ECU angesteuert. Auf diese Ventilzuordnung bezieht sich die folgende Beschreibung des Betriebs im Fehlerfall.
Wenn das Primärsystem elektrisch ausfällt, insbesondere die primäre ECU oder ihre Spannungsversorgung schließt die sekundäre ECU das Isolationsventil 26, um über die Sekundärdruckquelle 2 Druck aufzubauen. Abgebaut wird Druck über das Isolationsventil 26 oder über die Auslassventile 7. Bevorzugt werden die Ein- und Auslassventile von der sekundären ECU angesteuert, so dass der Druck radindividuell moduliert werden kann.
Wenn das Sekundärsystem elektrisch ausfällt, insbesondere die sekundäre ECU oder ihre Spannungsquelle, wird der Druck wie im Normalbetrieb über die primäre Druckquelle 5 auf- und abgebaut. Auf eine radindividuelle Druckregelung muss verzichtet werden, aber eine gemeinsame Modulation der Raddrücke bleibt möglich, um zu verhindern, dass das Fahrzeug durch blockierende Räder destabilisiert wird.
In den vorstehenden Betriebsmodi ist demnach die Kolbenpumpe 2 die Druckquelle für zumindest zwei Radbremsen. Dabei ist die Druckseite der Pumpe 2 neben den Einlassventilen 6 der Radbremsen 8 teilweise nur mit einem geschlossenen Ventil verbunden, Kreistrennventil 40 oder Zuschaltventil 26.
Ein Raddruckregler (WPC) kann durch Schließen des Einlassventils einen höheren Vordruck vom Rad weghalten. In diesem Fall pumpt jedoch die Pumpe gegen einen hydraulisch steifen Raum, was zu großen Druckspitzen und somit zu Beschädigungen an den hydraulischen Bauteilen führen kann.
Die Pumpe soll daher so angesteuert werden, dass ein Solldruck schnell und ohne Überschwingen eingestellt wird. Die Schwierigkeit hier besteht darin, dass die Pumpe bei drehendem Motor Flüssigkeit fördert und an der Saugseite nicht gedrosselt werden kann.
In dem bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren wird dabei zum einen der Motor sobald der Solldruck nahezu erreicht ist, elektrisch abgebremst. Dies geschieht dadurch, dass man ihn mittels der elektronischen Leistungstreiberbausteine von der Versorgungsspannung trennt und ihn kurzschließt und damit durch den über die eigene Generatorspannung selbst erzeugten Strom und das induzierte Magnetfeld Bremsmoment erzeugen lässt.
Weiter wird eine Auslaufkennlinie bestimmt. Das heißt man ermittelt den Zusammenhang zwischen Gegendruck und Gradient bezüglich der Drehzahl, die sich beim Auslaufen einstellt. Diese Kennlinie kann einmalig im Vorfeld erlernt und in einer Bremsanlage hinterlegt werden. Alternativ oder zusätzlich kann die Kennlinie im laufenden Betrieb erlernt und/oder angepasst werden, indem das Auslaufverhalten der Pumpe gemessen wird. Eine solche Kennlinie ist in Fig 2 dargestellt.
Mit dieser Kenntnis kann dann im normalen Betrieb auf die Auslaufzeit T geschlossen werden. Der Gradient G gebildet aus den Parameter p1 und p2 (beide < 0) der Interpolation und dem Druck P (= Psys):
G = p * P + p2
Da in der beispielhaften Bremsanlage der Fig. 1 die Saugseite der Pumpe mit dem druckfreien Behälter verbunden ist, entspricht der Systemdruck auf der Druckseite der Pumpe, der Druckdifferenz über die Pumpe.
Die Auslaufzeit T, aus der aktuellen Drehzahl n, und dem Gradienten G.
Und damit das Nachlaufvolumen V das durch diese N Umdrehungen noch gefördert wird:
V=a*N Für die Druckregelung wird aus der Druckanforderung, mittels der bekannten
Druck-Volumenkennlinie der gegebene Volumenbedarf zur Befriedigung ermittelt.
Daraus lässt sich sich eine Grenzdrehzahl n* ermitteln, die falls eingestellt im Auslauf genau den Solldruck ohne Überschwingen einstellt.
Mit p1 <0, p2<0
Diese Grenzdrehzahl kann dann entweder als Vorgabe oder als Beschränkung für die hydraulische Pumpe genutzt werden.
Im Fall Betrieb mit dem LAC, kann dieses Verfahren ebenfalls vorteilhaft zur Anwendung gebracht werden, indem der Regler für den LAC zusätzlich zum Solldruck einfach den Volumenbedarf anfordert, den die Kolbenpumpe beitragen soll.
Da der Druck beim Auslaufen der Pumpe weiter ansteigt herrschen verschiedenen Gegendrücke an der Kolbenpumpen, welche entsprechend eine Auswirkung auf das Auslaufverhalten haben. Nimmt man wie in Fig. 2 dargestellt eine lineare Auslaufkennlinie an, so kann dies einfach dadurch Rechnung getragen werden, dass der aktuelle Ist-Druck und der Solldruck herangezogen werden und daraus eine Summe gebildet wird, die auch gewichtet werden kann:
Mit b+c=1
In einer Variante kann dem Motorregler zunächst eine Drehzahl passend zum Volumenbedarf vorgegeben werden. Falls die Auslaufdrehzahl n* kleiner als nVol bzw als die tatsächliche Drehzahl nist wird, so wird die Solldrehzahl auf 0 gesetzt und der Motor stellt in seinem Auslauf- oder Anhaltevorgang den gewünschten Druck ein.
Es ist somit durch das erfindungsgemäße Verfahren möglich ohne zusätzliche Hardware einen Druck schnell und genau ohne Überschwingen einzustellen.

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Steuerung einer hydraulischen Bremsanlage aufweisend zumindest eine Druckbereitstellungseinrichtung zur Förderung von Bremsflüssigkeit in zumindest eine Radbremse, wobei zum Einstellen eines Solldrucks in der zumindest einen Radbremse ein benötigtes Bremsflüssigkeitsvolumen bestimmt wird und die Druckbereitstellungseinrichtung angesteuert wird, das Bremsflüssigkeitsvolumen zu fördern dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslaufverhalten der Druckbereitstellungseinrichtung beachtet wird, indem eine Grenzdrehzahl bestimmt wird, die bei ausgeschaltetem Motor der Druckbereitstellungseinrichtung ein Nachlaufvolumen fördert, welches dem benötigten Bremsflüssigkeitsvolumen entspricht, und die Drehzahl der Druckbereitstellungseinrichtung auf die Grenzdrehzahl begrenzt wird oder die Grenzdrehzahl von der Druckbereitstellungseinrichtung angefordert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Druckbereitstellungseinrichtung eine Kolbenpumpe ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremsanlage eine redundante Bremsanlage mit einer zusätzlichen zweiten Druckbereitstellungseinrichtung, insbesondere einem Linearaktuator, ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenpumpe keine Saugdrosselung, insbesondere kein schaltbares Ventil an einer Saugseite aufweist und insbesondere direkt mit einem druckfreien Bremsflüssigkeitsreservoir verbunden ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass bei der Bestimmung der Grenzdrehzahl eine an der Druckbereitstellungseinrichtung herrschende Druckdifferenz beachtet wird, indem insbesondere eine Auslaufkennline verwendet wird, welche für eine gegebene Druckdifferenz einen Drehzahlgradienten und/oder eine Auslaufzeit angibt. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die Spannungsversorgungeingänge des Motors der Druckbereitstellungseinrichtung bei ausgeschaltetem Motor kurzgeschlossen werden. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das benötigtes Bremsflüssigkeitsvolumen aus einer Druck-Volumen-Kennlinie bestimmt wird. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass sobald die Istdrehzahl der Druckbereitsstellungseinrichtung größer oder gleich der Grenzdrehzahl ist, die Solldrehzahl der Druckbereitstellungseinrichtung auf null gesetzt wird. Hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage aufweisend zumindest eine Druckbereitstellungseinrichtung und eine Steuereinheit zur Regelung der Druckbereitstellungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit dazu eingerichtet ist, ein Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche auszuführen. Computerprogrammprodukt, welches derart ausgebildet ist, dass es bei Ausführung in einer Steuereinrichtung eines der Verfahren nach Anspruch 1 bis 8 ausführt. Datenträgersignal, welches ein Computerprogrammprodukt nach Anspruch 10 überträgt.
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