WO2007036433A1 - Fahrzeugregelung mit dauerhaft geöffnetem hochdruck-schaltventil - Google Patents

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Frank Kaestner
Thomas Bruex
Andreas Grimm
Otmar Bussmann
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Robert Bosch Gmbh
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    • H01F7/08—Electromagnets; Actuators including electromagnets with armatures
    • H01F7/18—Circuit arrangements for obtaining desired operating characteristics, e.g. for slow operation, for sequential energisation of windings, for high-speed energisation of windings
    • H01F7/1805—Circuit arrangements for holding the operation of electromagnets or for holding the armature in attracted position with reduced energising current

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a valve in a brake system, in particular a hydraulic brake system, according to the preamble of patent claim 1.
  • Modern brake systems which are designed for vehicle dynamics control, usually have a plurality of valves, with which one can switch between a foot brake operation and an automatic braking operation.
  • Fig. 1 shows a known from the prior art hydraulic brake system 17, which is adapted to carry out a vehicle dynamics control.
  • the brake system 17 includes two brake circuits 19a, 19b in X or II division, which are formed symmetrically. In the following, therefore, reference will only be made to the part 19a shown on the left in FIG.
  • the brake system comprises a foot brake pedal 1, a brake booster 2 with a master brake cylinder 4 connected thereto, on which a brake fluid reservoir 3 is arranged.
  • a corresponding pressure is generated in the main brake lines 5a, 5b, which acts on the brake shoes 11 of the wheels 12 via a changeover valve 8a and the two intake valves 10a, 10b.
  • the path in which builds pressure on actuation of the foot brake pedal 1 is indicated by arrows b.
  • a high-pressure switching valve 7a is closed in this state.
  • the brake system 17 for this purpose comprises a hydraulic pump 9a, which is controlled by a control device (not shown). In a closed-loop control, the switching valve 8a is closed and the high-pressure switching valve 7a is usually open.
  • Hydraulic pump 9a then delivers the hydraulic fluid along paths a to Brake shoes 11. The hydraulic fluid thus flows out of the
  • Brake fluid reservoir 3 through the main brake line 5a, the high-pressure switching valve 7a, an intake passage 6a, through the hydraulic pump 9a and further through the intake valves 10a, 10b to the brake shoes 11th
  • the modulation of the brake pressure by means of the inlet valves 10a, 10b and the exhaust valves 13a, 13b, wherein short-term pressure peaks are buffered in a surge tank 14a.
  • the high-pressure switching valve 7a is usually a two-stage normally-closed valve, with a pre-and a main stage, executed to allow even at high differential pressures, the opening of the valve 7.
  • the pressure applied to the switching valve 7a differential pressure has a closing effect on the valve. By opening the preliminary stage, the differential pressure builds up slightly, so that the main stage can be opened with less energy.
  • Fig. 2 shows the current signal of a high-pressure switching valve 7 and the rotational speed of the hydraulic pump 9 during a control operation, such as a speed control (for steep downhill) or a distance control (ACC).
  • a control operation such as a speed control (for steep downhill) or a distance control (ACC).
  • ACC distance control
  • the high-pressure switching valves 7 are energized (opened) and the return pump 9 is activated.
  • the current IH S V is further increased at time t2 to ensure that the valve 7 is opened.
  • the current IH S V is then reduced to a lower hold level (time t3) and held at this level 23 for about 50 ms to 100 ms.
  • the valve current IH V S is reduced especially for thermal reasons, to prevent the valve 7 is thermally overloaded.
  • the hydraulic pump 9 is active during this time and builds on the brakes 1 1 brake pressure.
  • the current is again briefly increased to ensure that the valve 7 is opened again in each case, if it should have closed automatically in the previous phase 21.
  • the hydraulic pump 9 is switched off and the flow of current through the high-pressure Switching valve 7 is interrupted, whereby the valve 7 closes.
  • Vehicle brakes 11 acting brake pressure is maintained in the subsequent phase.
  • the hydraulic pump 9 is put back into operation and the high-pressure switching valve 7 is energized as described above.
  • the valve 7 is energized again at predetermined intervals periodically with a higher current 22, which is maintained for a short time of 20 ms.
  • the end of the regulation is reached at time t7.
  • the high-pressure switching valve 7 is closed, the hydraulic pump 9 is turned off and the brake pressure is completely released.
  • Both the high-pressure switching valve 7 and the hydraulic pump 9 generate a noise, in particular when switching on and during operation, which can have a disturbing effect on the driver.
  • An essential idea of the invention is to energize the valve located between the brake fluid reservoir and the hydraulic pump during the entire duration of a control phase in which brake pressure is automatically built up or held on a wheel brake.
  • the valve is not closed, in particular in a phase in which the hydraulic pump is switched off.
  • the valve is thus opened only once during the entire control phase, at the beginning of the control, whereby the opening sound is produced only once.
  • the noise pollution can be significantly reduced.
  • the valve remains open during the entire control phase. As a valve therefore a normally closed valve is therefore used in particular.
  • the duration of the control phase in which the valve is open is preferably more than 500 ms and may also exceed the duration of 1 s. To the valve not to overload thermally and at the same time to ensure that the valve remains open, it is - as before - in predetermined first phases (holding phases) energized with a lower holding current, and in predetermined second phases with a higher operating current. However, the duration of the hold phases is significantly longer than before and is preferably more than 150 ms and in particular about 200 ms.
  • the above-described A ⁇ discloseung the valve is preferably carried out in the context of a speed or distance control (ACC).
  • ACC speed or distance control
  • Fig. 1 is a known from the prior art hydraulic brake system, which is designed for a vehicle dynamics control;
  • Fig. 3 shows the course of the drive signal for a high-pressure switching valve and the rotational speed of a hydraulic pump in a control according to an embodiment of the invention.
  • FIG. 3 shows the drive signal I H SV of the high-pressure switching valve 7 and the rotational speed n of the hydraulic pump 9 over the time t during a control phase in which brake pressure is automatically established or maintained at the wheel brakes 11.
  • the high-pressure switching valve 7 is actuated at least with a holding current 23 over the entire duration of the control phase [t1... T7] and is thus permanently open.
  • the switching valve 7 is opened in a two-stage process and the hydraulic pump 9 is activated.
  • the current is reduced again to the hold level 23.
  • the following holding phase 21 is much longer in comparison to FIG. 2 and is approximately 200 ms.
  • the current I H SV briefly increased (phases 20) and then lowered back to the holding level 23.
  • the short current peaks 22 occur periodically until the end of the control phase t7.
  • the high-pressure switching valve 7 is not closed after switching off the hydraulic pump 9 at time t5, but remains open.
  • the brake pressure at the wheel brakes 1 1 is maintained during the period t5 to t6.
  • the valve remains permanently open, it is not thermally overloaded due to the relatively long time between two current peaks.
  • the hydraulic pump 9 is turned off and the high-pressure switching valve 7 is closed.
  • HSV high pressure switching valve

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Ventils (7), das in einem hydraulischen Bremssystem (17) zwischen einem Hauptbremszylinder (4) und einer Hydraulikpumpe (9) angeordnet ist, während eines Regelvorgangs, bei dem an einer Radbremse (11) automatisch Bremsdruck aufgebaut wird. Die Geräuschbelastung durch das Schalten des Ventils (7) und den Betrieb der Hydraulikpumpe (9) kann wesentlich reduziert werden, wenn das Ventil (7) während der gesamten Dauer einer Regelphase (t1-t7) bestromt wird und geöffnet bleibt.

Description

Beschreibung
Fahrzeuqregelung mit dauerhaft geöffnetem Hochdruck-Schaltventil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines Ventils in einem Bremssystem, insbesondere einem hydraulischen Bremssystem, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Moderne Bremssysteme, die für eine Fahrdynamikregelung ausgelegt sind, haben üblicherweise mehrere Ventile, mit denen zwischen einem Fuß-Bremsbetrieb und einem automatischen Bremsbetrieb umgeschaltet werden kann.
Fig. 1 zeigt ein aus dem Stand der Technik bekanntes hydraulisches Bremssystem 17, das zur Durchführung einer Fahrdynamikregelung eingerichtet ist. Das Bremssystem 17 umfasst zwei Bremskreise 19a, 19b in X- oder II- Aufteilung, die symmetrisch ausgebildet sind. Im Folgenden wird daher nur auf den in der Fig. links dargestellten Teil 19a Bezug genommen.
Das Bremssystem umfasst ein Fuß-Bremspedal 1 , einen Bremskraftverstärker 2 mit einem daran angeschlossenen Hauptbremszylinder 4, auf dem ein Bremsflüssigkeitsbehälter 3 angeordnet ist. Bei einer Betätigung des Fuß- Bremspedals 1 wird in den Hauptbremsleitungen 5a, 5b ein entsprechender Druck erzeugt, der über ein Umschaltventil 8a und die beiden Einlassventile 10a, 10b auf die Bremsbacken 11 der Räder 12 wirkt. Der Pfad, in dem sich bei Betätigung des Fuß-Bremspedals 1 Druck aufbaut, ist durch Pfeile b gekennzeichnet. Ein Hochdruckschaltventil 7a ist in diesem Zustand geschlossen.
Bei einem Eingriff der Fahrdynamikregelung wird der Bremsdruck automatisch aufgebaut und auf vorgegebene Räder 12 verteilt. Das Bremssystem 17 umfasst zu diesem Zweck eine Hydraulikpumpe 9a, die von einem Steuergerät (nicht gezeigt) angesteuert wird. Bei einer Regelung ist das Umschaltventil 8a geschlossen und das Hochdruckschaltventil 7a meist geöffnet. Die
Hydraulikpumpe 9a fördert das Hydraulikfluid dann entlang der Pfade a zu den Bremsbacken 11 . Das Hydraulikfluid strömt somit aus dem
Bremsflüssigkeitsbehälter 3, durch die Hauptbremsleitung 5a, das Hochdruckschaltventil 7a, eine Ansaugleitung 6a, durch die Hydraulikpumpe 9a und weiter durch die Einlassventile 10a, 10b zu den Bremsbacken 11 . Die Modulation des Bremsdrucks erfolgt mittels der Einlassventile 10a, 10b und der Auslassventile 13a, 13b, wobei kurzzeitige Druckspitzen in einen Ausgleichsbehälter 14a gepuffert werden.
Das Hochdruckschaltventil 7a ist üblicherweise ein zweistufiges normally-closed Ventil, mit einer Vor- und einer Hauptstufe, ausgeführt, um auch bei hohen Differenzdrücken das Öffnen des Ventils 7 zu ermöglichen. Der am Schaltventil 7a anliegende Differenzdruck hat eine schließende Wirkung auf das Ventil. Durch Öffnen der Vorstufe baut sich der Differenzdruck leicht ab, so dass die Hauptstufe mit geringerem Energieaufwand geöffnet werden kann.
Fig. 2 zeigt das Stromsignal eines Hochdruck-Schaltventils 7 und die Drehzahl der Hydraulikpumpe 9 während eines Regelvorgangs, wie beispielsweise einer Geschwindigkeits-Regelung (für steile Bergabfahrt) oder einer Abstandsregelung (ACC). Während der gesamten Regelphase (vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t7) wird an vorgegebenen Radbremsen 11 automatisch ein Bremsdruck ausgeübt und das Fahrzeug dadurch gebremst.
Zum Regelbeginn (Zeitpunkt t1 ) werden die Hochdruck-Schaltventile 7 bestromt (geöffnet) und die Rückförderpumpe 9 angesteuert. Der Strom IHSV wird zum Zeitpunkt t2 weiter erhöht, um sicherzustellen, dass das Ventil 7 geöffnet ist. Nach einer relativ kurzen Dauer von etwa 20 ms wird der Strom IHSV dann auf ein niedrigeres Halteniveau reduziert (Zeitpunkt t3) und für etwa 50 ms bis 100 ms auf diesem Niveau 23 gehalten. Der Ventilstrom IHSV wird insbesondere aus thermischen Gründen reduziert, um zu verhindern, dass das Ventil 7 thermisch überlastet wird. Die Hydraulikpumpe 9 ist während dieser Zeit aktiv und baut an den Bremsen 1 1 Bremsdruck auf.
Zum Zeitpunkt t4 wird der Strom nochmals kurz erhöht, um sicherzustellen, dass das Ventil 7 in jedem Fall wieder geöffnet wird, wenn es sich in der vorhergehenden Phase 21 selbstständig geschlossen haben sollte. Nach Erreichen eines vorgegebenen Bremsdrucks zum Zeitpunkt t5 wird die Hydraulikpumpe 9 abgeschaltet und der Stromfluss durch das Hochdruck- Schaltventil 7 unterbrochen, wodurch das Ventil 7 schließt. Der an den
Fahrzeugbremsen 11 wirkende Bremsdruck wird in der nachfolgenden Phase gehalten.
Im vorliegenden Beispiel ist es zum Zeitpunkt t6 notwendig, den Bremsdruck weiter zu erhöhen. Daher wird zum Zeitpunkt t6 die Hydraulikpumpe 9 wieder in Betrieb genommen und das Hochdruck-Schaltventil 7 wie vorstehend beschrieben bestromt. Wie zu erkennen ist, wird das Ventil 7 wieder in vorgegebenen Abständen periodisch mit einem höheren Strom 22 bestromt, der für eine kurze Zeit von 20 ms aufrecht erhalten wird. Das Ende der Regelung ist zum Zeitpunkt t7 erreicht. Zu diesem Zeitpunkt wird das Hochdruck-Schaltventil 7 geschlossen, die Hydraulikpumpe 9 abgeschaltet und der Bremsdruck vollständig abgebaut.
Sowohl das Hochdruck-Schaltventil 7 als auch die Hydraulikpumpe 9 erzeugen insbesondere beim Einschalten und während des Betriebs ein Geräusch, das für den Fahrer störend wirken kann.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Geräuschbelastung durch das Hochdruck-Schaltventil und eine Hydraulikpumpe während eines Regelvorgangs zu verringern. Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung besteht darin, das zwischen Bremsflüssigkeitsbehälter und Hydraulikpumpe liegende Ventil während der gesamten Dauer einer Regelphase, in der automatisch Bremsdruck an einer Radbremse aufgebaut bzw. gehalten wird, zu bestromen. Das Ventil wird dabei insbesondere in einer Phase, in der die Hydraulikpumpe ausgeschaltet ist, nicht geschlossen. Das Ventil wird während der gesamten Regelphase also nur einmal, zu Beginn der Regelung, geöffnet, wodurch auch nur ein einziges Mal das Öffnungs-Geräusch entsteht. Die Geräuschbelastung kann dadurch wesentlich verringert werden. Das Ventil bleibt dadurch während der gesamten Regelphase geöffnet. Als Ventil wird deshalb insbesondere ein stromlos geschlossenes Ventil verwendet.
Die Dauer der Regelphase, in der das Ventil geöffnet ist, beträgt vorzugsweise mehr als 500 ms und kann auch die Dauer von 1 s überschreiten. Um das Ventil nicht thermisch zu überlasten und gleichzeitig sicherzustellen, dass das Ventil geöffnet bleibt, wird es - wie bisher - in vorgegebenen ersten Phasen (Haltephasen) mit einem niedrigeren Haltestrom, und in vorgegebenen zweiten Phasen mit einem höheren Betriebsstrom bestromt. Die Dauer der Haltephasen ist jedoch wesentlicher länger als bisher und beträgt vorzugsweise mehr als 150 ms und insbesondere etwa 200 ms.
Die vorstehend beschriebene Aπsteuerung des Ventils wird vorzugsweise im Rahmen einer Geschwindigkeits- oder Abstandsregelung (ACC) durchgeführt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein aus dem Stand der Technik bekanntes hydraulisches Bremssystem, das für eine Fahrdynamikregelung ausgelegt ist;
Fig. 2 den Verlauf des Ansteuersignals für ein Hochdruck-Schaltventil und die Drehzahl einer Hydraulikpumpe bei einer herkömmlichen Regelung; und
Fig. 3 den Verlauf des Ansteuersignals für ein Hochdruck-Schaltventil und die Drehzahl einer Hydraulikpumpe bei einer Regelung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
Bezüglich der Erläuterung der Fig. 1 und 2 wird auf die Beschreibungseinleitung verwiesen.
Fig. 3 zeigt das Ansteuersignal IHSV des Hochdruck-Schaltventils 7 und die Drehzahl n der Hydraulikpumpe 9 über der Zeit t während einer Regelphase, in der an den Radbremsen 11 automatisch Bremsdruck aufgebaut bzw. gehalten wird. Wie zu erkennen ist, wird das Hochdruck-Schaltventil 7 über die gesamte Dauer der Regelphase [t1...t7] wenigstens mit einem Haltestrom 23 angesteuert und ist dadurch dauernd offen.
Zu Regelbeginn t1 wird das Schaltventil 7 in einem zweistufigen Prozess geöffnet und die Hydraulikpumpe 9 aktiviert. Zum Zeitpunkt t3 wird der Strom wieder auf das Halteniveau 23 reduziert. Die nachfolgende Haltephase 21 ist im Vergleich zu Fig. 2 wesentlich länger und beträgt etwa 200 ms. Im Zeitpunkt t4 wird der Strom IHSV kurzfristig erhöht (Phasen 20) und danach wieder auf das Halteniveau 23 abgesenkt. Die kurzen Stromspitzen 22 treten bis zum Ende der Regelphase t7 periodisch auf.
Wie zu erkennen ist, wird das Hochdruck-Schaltventil 7 nach dem Abschalten der Hydraulikpumpe 9 zum Zeitpunkt t5 nicht geschlossen, sondern bleibt weiterhin geöffnet. Der Bremsdruck an den Radbremsen 1 1 bleibt während der Zeitspanne t5 bis t6 erhalten. Das Ventil bleibt zwar dauerhaft offen, durch die relativ lange Zeitdauer zwischen zwei Stromspitzen wird es aber nicht thermisch überlastet. Am Ende der Regelung t7 wird die Hydraulikpumpe 9 abgeschaltet und das Hochdruck-Schaltventil 7 geschlossen.
Bezugszeichenliste
1 Fuß-Bremspedal
2 Bremskraftverstärker
3 Bremsflüssigkeitsbehälter
4 Hauptbremszylinder
5a,5b Hauptbremsleitungen
6a,6b Ansaugleitung
7a,7b Hochdruckschaltventil (HSV)
8a,8b Umschaltventil
9a.9b Hydraulikpumpe
10a-IOd Einschaltventile
11 Bremsbacken
12 Räder
13a-13d Auslassventile
14a,14b Ausgleichsbehälter
15a, 15b Rückschlagventile
16 Motor
17 Bremssystem
18 Vordrucksensor
19a, 19b Bremskreise
20 Dauer des hohen Stromniveaus
21 Dauer des Haltestroms
22 Hoher Betriebsstrom
23 Haltestrom t1 -t7 Zeitpunkte

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Ansteuern eines Schaltventils (7), das in einem Bremssystem (17), insbesondere einem hydraulischen Bremssystem (17), zwischen einem Hauptbremszylinder (4) und einer Hydraulikpumpe (9) angeordnet ist, während eines Regelvorgangs, bei dem an den Radbremsen (11) eines Fahrzeugs automatisch Bremsdruck aufgebaut wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) während der gesamten Dauer einer Regelphase geöffnet bleibt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) während der gesamten Dauer einer Regelphase bestromt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauer der Bestromung länger als 500 ms ist.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) auch bestromt wird, wenn die Hydraulikpumpe (9) ausgeschaltet ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) in vorgegebenen ersten Phasen (21 ) mit einem niedrigen Haltestrom und in vorgegebenen zweiten Phasen (20) mit einem höheren Betriebsstrom bestromt wird, wobei die Dauer der ersten Phasen wenigstens 150 ms beträgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (7) im Rahmen einer Geschwindigkeitsoder Abstandsregelung bestromt wird.
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