WO2009109254A1 - Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines umschaltventils im rahmen einer hillholdfunktion - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung eines umschaltventils im rahmen einer hillholdfunktion Download PDF

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WO2009109254A1
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Michael Reichert
Michael Kunz
Raphael Oliveira
Frank Kneip
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Robert Bosch Gmbh
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    • B60T2201/06—Hill holder; Start aid systems on inclined road

Definitions

  • HHC Hillhold Control function
  • the invention relates to a method for controlling the changeover valve of a brake circuit designed for driver-independent brake pressure build-up in the context of a vehicle standstill function, in which
  • the switching valve is driven with a first, different from zero, current and
  • the change-over valve is activated with a second, different current value, different from zero and second current intensity
  • the second current is selected so that the switching valve is securely closed at this current.
  • the switching valve is a normally open valve
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the transition to the second phase takes place when the driver reduces the intensity of the brake application.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the first current intensity is selected so that the changeover valve just closes at a predetermined pressure difference applied thereto.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that it is a small pressure difference at the predetermined pressure difference.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that it is at the predetermined pressure difference to a pressure difference between 2 and 8 bar, in particular 5 bar, is.
  • An advantageous embodiment of the invention is characterized in that the brake circuit is a hydraulic brake circuit.
  • the invention further relates to a device for controlling the switching valve of a brake circuit designed for driver-independent brake pressure build-up as part of a vehicle standstill function, comprising Standstill detection means by means of which the stoppage of the vehicle is detected,
  • Brake actuation detection means by means of which the actuation of the brake is detected by the driver; energizing means, by means of which the changeover valve is supplied with current, the energizing means being designed so that, as long as the driver actuates the brake during standstill,
  • the changeover valve is activated with a first, non-zero, current intensity, and during a subsequent second phase the changeover valve is actuated with a second, different current power from the second and second current intensity,
  • the drawing comprises the figures 1 to 5.
  • FIG. 1 shows the topological structure of a hillhold function
  • Figure 2 shows the time course of different sizes in a first embodiment for the control of the changeover valve (UPS).
  • UPS changeover valve
  • FIG. 3 shows the variation with time of various variables in a second embodiment for the control of the changeover valve (UPS).
  • UPS changeover valve
  • FIG. 4 shows the variation with time of various variables in a third embodiment for the control of the changeover valve (UPS).
  • FIG. 5 shows in a flow chart the sequence of the method according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic manner, the brake system one with a
  • brake circuit 1 is the left branch in Fig. 1 (also referred to as the swim circle) which is the right branch
  • Brake circuit 2 (also referred to as a bar circle).
  • the brake circuit 1 extends over the rear wheels and the brake circuit 2 extends over the front wheels.
  • This division is also referred to as Il-division.
  • HSVl high-pressure switching valve of brake circuit 1
  • EVHL intake valve at rear left, i.e. at brake of left rear wheel
  • HSV2 high pressure switching valve of brake circuit 2
  • RFP2 return pump of brake circuit 2
  • Brake pressure control device 300 This is a branch to the high-pressure switching valves 302 and 305 and to the switching valves 303 and 304.
  • the high-pressure switching valve 302 is connected to the outlet valves 309 and 310 and the suction side of the return pump 306.
  • the switching valve 303 is connected to the intake valves 308 and 311 and the delivery side of the return pump
  • the output side of the intake valve 308 and the input side of the exhaust valve 309 are connected to the wheel brake 316, as are the intake valve 311 and the exhaust valve 310 with the wheel brake 317.
  • the high-pressure switching valve 305 is connected to the exhaust valves 313 and 314 and the suction side of the recirculation pump 307.
  • the switching valve 304 is connected to the intake valves 312 and 315 and the delivery side of the return pump
  • the output side of the intake valve 312 and the input side of the exhaust valve 313 are connected to the wheel brake 318, as are the intake valve 315 and the exhaust valve 314 with the wheel brake 319.
  • the return pump 306 is located between the switching valve 303 (discharge side) and the discharge valve 310 (suction side), the return pump 307 is located between the switching valve 304 (delivery side) and the discharge valve 313 (suction side).
  • the changeover valves 303 and 304 are closed with the required setpoint current as soon as the vehicle is at a standstill and the driver actuates the brake pedal.
  • the UPS is energized only with a minimum current iUSVl, so that the UPS is closed without pressure.
  • the minimum current can be chosen so that the valve, e.g. is barely closed against a differential pressure of 5 bar. This is sufficient because there is no pressure drop across the UPS in the "driver braking at standstill" state. "" Only when the driver decelerates will the current be forced to the required command current iUSV2 to maintain pressure.
  • a query is made in block 501 as to whether the driver is applying the brake. This can be done, for example, by checking whether the brake pressure in the master cylinder exceeds a threshold value. If the answer is "no" (always marked “n” in FIG. 5), then branch back to block 500.
  • a query is made as to whether the vehicle is at a standstill. If the answer is "no", then branch back to block 500. If the answer is yes, then in block 503 the switching valve is then actuated with a first current value iUSV1.
  • a query is made as to whether the driver is reducing the intensity of the brake pedal actuation. This can for example be done by checking whether a negative change in the brake pressure in
  • the change-over valve is then actuated with a second current iUSV2 in block 505.
  • the second current intensity is selected such that the UPS closes stronger or more securely here than at the first current intensity inventive method.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung des Umschaltventils eines zum fahrerunabhängigen Bremsdruckaufbau ausgestalteten Bremskreises im Rahmen einer Fahrzeugstillstandshaltefunktion, bei dem : - der Stillstand des Fahrzeugs detektiert wird und solange der Fahrer die Bremse während des Stillstands betätigt; - während einer ersten Phase das Umschaltventil mit einer ersten, von Null verschiedenen, Stromstärke (iUSVl) angesteuert; und - während einer anschließenden zweiten Phase das Umschaltventil mit einer zweiten, von Null verschiedenen, Stromstärke (iUSV2) angesteuert wird;- wobei die erste Stromstärke so gewählt ist, dass das Umschaltventil bei dieser Stromstärke gerade noch schließt; und - wobei die zweite Stromstärke so gewählt ist, dass das Umschaltventil bei dieser Stromstärke sicher geschlossen ist.

Description

Beschreibung
Titel
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ANSTEUERUNG EINES UMSCHALTVENTILS IM RAHMEN EINER HILLHOLDFUNKTION
Stand der Technik
Die Hillhold-Control-Funktion (HHC) ist mittlerweile in zahlreichen ESP-Systemen vorhanden (ESP = „Electronic Stability Program"). Diese Funktion erleichtert das Anfahren am Berg. Dazu wird der Druck nach dem Lösen der Bremse noch für bis zu ca. 2 s gehalten. Der Fahrer kann während dieses Zeitintervalls einen rückrollfreien Anfahrvorgang durchführen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung des Umschaltventils eines zum fahrerunabhängigen Bremsdruckaufbau ausgestalteten Bremskreises im Rahmen einer Fahrzeugstillstandshaltefunktion, bei dem
- der Stillstand des Fahrzeugs detektiert wird und solange der Fahrer die Bremse während des Stillstands betätigt ,
- während einer ersten Phase das Umschaltventil mit einer ersten, von Null verschiedenen, Stromstärke angesteuert wird und
- während einer anschließenden zweiten Phase das Umschaltventil mit einer zweiten, von Null verschiedenen und zur ersten Stromstärke unterschiedlichen, zweiten Stromstärke angesteuert wird,
Damit ist es möglich, auf eine energiesparende und damit thermisch unkritische Art und Weise eine Hillholdfunktion zu realisieren.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass - die erste Stromstärke so gewählt ist, dass das Umschaltventil bei dieser Stromstärke gerade noch schließt und
- die zweite Stromstärke so gewählt ist, dass das Umschaltventil bei dieser Stromstärke sicher geschlossen ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
- dass es sich bei dem Umschaltventil um ein stromlos offenes Ventil handelt und
- dass die zweite Stromstärke größer als die erste Stromstärke ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang in die zweite Phase dann stattfindet, wenn der Fahrer die Intensität der Bremsbetätigung reduziert.
Durch die Reduktion der Bremsbetätigung baut sich am USV eine Druckdifferenz auf. Durch den Übergang in die zweite Phase wird sichergestellt, dass das USV auch gegenüber dieser Druckdifferenz geschlossen bleibt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromstärke so gewählt ist, dass das Umschaltventil bei einer vorgegebenen, daran anliegenden Druckdifferenz gerade noch schließt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der vorgegebenen Druckdifferenz um eine kleine Druckdifferenz handelt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der vorgegebenen Druckdifferenz um eine Druckdifferenz zwischen 2 und 8 bar, insbesondere 5 bar, handelt.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bremskreis um einen hydraulischen Bremskreis handelt.
Weiter betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Ansteuerung des Umschaltventils eines zum fahrerunabhängigen Bremsdruckaufbau ausgestalteten Bremskreises im Rahmen einer Fahrzeugstillstandshaltefunktion, enthaltend - Stillstandsdetektionsmittel mittels derer der Stillstand des Fahrzeugs detektiert wird,
- Bremsbetätigungsdetektionsmittel, mittels derer die Betätigung der Bremse durch den Fahrer detektiert wird - Bestromungsmittel, mittels derer eine Bestromung des Umschaltventils erfolgt, wobei die Bestromungsmittel derart ausgestaltet sind, dass solange der Fahrer die Bremse während des Stillstands betätigt,
- während einer ersten Phase das Umschaltventil mit einer ersten, von Null verschiedenen, Stromstärke angesteuert wird und - während einer anschließenden zweiten Phase das Umschaltventil mit einer zweiten, von Null verschiedenen und zur ersten Stromstärke unterschiedlichen, zweiten Stromstärke angesteuert wird,
Die vorteilhaften Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens äußern sich selbstverständlich auch als vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und umgekehrt.
Die Zeichnung umfasst die Figuren 1 bis 5.
Figur 1 zeigt den topologischen Aufbau eines für eine Hillholdfunktion geeigneten
Bremskreises.
Figur 2 zeigt den zeitlichen Verlauf verschiedener Größen in einer ersten Ausführungsform für die Ansteuerung des Umschaltventils (USV).
Figur 3 zeigt den zeitlichen Verlauf verschiedener Größen in einer zweiten Ausführungsform für die Ansteuerung des Umschaltventils (USV).
Figur 4 zeigt den zeitlichen Verlauf verschiedener Größen in einer dritten Ausführungsform für die Ansteuerung des Umschaltventils (USV).
Fig. 5 zeigt in einem Flussdiagramm den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. In Fig. 1 ist in schematischer Art und Weise das Bremssystem eines mit einem
Fahrdynamikregelungssystem ausgestatteten Fahrzeugs dargestellt. Dabei wurden alle für das Verständnis unwesentlichen Teile weggelassen. Es wurde ein Bremssystem mit zwei Bremskreisen betrachtet: Bremskreis 1 ist linke Zweig in Fig. 1 (er wird auch als Schwimmkreis bezeichnet), der rechte Zweig ist
Bremskreis 2 (er wird auch als Stangenkreis bezeichnet). Dabei erstrecke sich der Bremskreis 1 über die Hinterräder und der Bremskreis 2 erstrecke sich über die Vorderräder. Diese Aufteilung wird auch als Il-Aufteilung bezeichnet.
Selbstverständlich sind auch andere Aufteilungen denkbar. (Details hierzu finden sich beispielsweise in „Kraftfahrtechnisches Taschenbuch,
23. Auflage, ISBN-Nr. 3-528-03876-4, S. 654-655)
Bevor auf die Vorgänge im Bremssystem eingegangen wird, sollen zuerst die einzelnen Blöcke kurz vorgestellt werden:
300: Hydraulische Bremsdruckregeleinrichtung 301: Hauptbremszylinder
302: HSVl (= Hochdruckschaltventil von Bremskreis 1)
303: USVl (= Umschaltventil von Bremskreis 1)
306: RFPl (= Rückförderpumpe von Bremskreis 1)
308: EVHL (= Einlassventil hinten links, d.h. an der Bremse des linken Hinterrads)
309: AVHL (= Auslassventil hinten links)
311: EVHR (= Einlassventil hinten rechts)
310: AVHR (= Auslassventil hinten rechts)
316: Radbremse des linken Hinterrades 317: Radbremse des rechten Hinterrades
305: HSV2 (= Hochdruckschaltventil von Bremskreis 2)
304: USV2 (= Umschaltventil von Bremskreis 2)
307: RFP2 (= Rückförderpumpe von Bremskreis 2)
312: EVVL (= Einlassventil vorne links) 313: AVVL (= Auslassventil vorne links)
315: EVVR (= Einlassventil vorne rechts)
314: AVVR (= Auslassventil vorne rechts)
318: Radbremse des linken Vorderrades
319: Radbremse des rechten Vorderrades Die beiden Rückförderpumpen sind von einem gemeinsamen Motor angetrieben, d.h. sie werden parallel in Betrieb genommen.
Vom Hauptbremszylinder 301 gehen zwei Leitungen zu der
Bremsdruckregeleinrichtung 300. Darin erfolgt eine Verzweigung zu den Hochdruckschaltventilen 302 und 305 und zu den Umschaltventilen 303 und 304. Das Hochdruckschaltventil 302 ist mit den Auslassventilen 309 und 310 sowie der Saugseite der Rückförderpumpe 306 verbunden. Das Umschaltventil 303 ist mit den Einlassventilen 308 und 311 sowie der Förderseite der Rückförderpumpe
306 verbunden. Die Ausgangsseite des Einlassventils 308 und die Eingangsseite des Auslassventils 309 sind verbunden mit der Radbremse 316, ebenso das Einlassventil 311 und das Auslassventil 310 mit der Radbremse 317.
Das Hochdruckschaltventil 305 ist mit den Auslassventilen 313 und 314 sowie der Saugseite der Rückförderpumpe 307 verbunden. Das Umschaltventil 304 ist mit den Einlassventilen 312 und 315 sowie der Förderseite der Rückförderpumpe
307 verbunden. Die Ausgangsseite des Einlassventils 312 und die Eingangsseite des Auslassventils 313 sind verbunden mit der Radbremse 318, ebenso das Einlassventil 315 und das Auslassventil 314 mit der Radbremse 319.
Die Rückförderpumpe 306 liegt zwischen dem Umschaltventil 303 (Förderseite) und dem Auslassventil 310 (Saugseite), die Rückförderpumpe 307 liegt zwischen dem Umschaltventil 304 (Förderseite) und dem Auslassventil 313 (Saugseite).
In einer ersten Ausführungsform werden die Umschaltventile 303 und 304 mit dem geforderten Sollstrom geschlossen, sobald das Fahrzeug im Stillstand ist und der Fahrer das Bremspedal betätigt.
In Fig. 2 ist in Abszissenrichtung die Zeit t aufgetragen. Dabei werden die
Umschaltventile mit dem erforderlichen Sollstrom iUSV geschlossen, sobald das Fahrzeug im Stillstand ist (v_Fzg = 0) und der Fahrer das Bremspedal betätigt. Nach der Entbremsung durch den Fahrer wird das USV noch bis zu 2 Sekunden nachbestromt, dies führt zum Zeitverzug zwischen der abfallenden Flanke von p_HZ (p_HZ ist der hydraulische Druck im Hauptbremszylinder) und der abfallenden Flanke von p_Rad (p_Rad ist der hydraulische Druck im Radbremszylinder). Diese Ausprägung der Funktion vermeidet das Rückrollen des Fahrzeugs komplett und ist sehr komfortabel. Nachteilig wirkt sich hier hingegen die unter Umständen sehr lange Bestromung der Umschaltventile aus, was zu thermischen Problemen und damit notwendigen aufwendigen Wärmeabfuhrmaßnahmen führen kann.
Eine weitere Ausprägung der Funktion schließt die USV-Ventile erst beim Entbremsen durch den Fahrer. Dies ist in Fig. 3 dargestellt. Durch die USV-
Schaltzeiten kann es aber zu einem Druckverlust delta_p kommen, der dann zu einem kurzen, aber unkomfortablen Zurückrollen des Fahrzeugs während des Anfahrvorgangs führen kann. Vorteilhaft sind die minimalen thermischen Anforderungen der Lösung, da die Ventile für maximal 2 Sekunden bestromt werden.
Ähnlich der erstgenannten Ausprägung wird gemäß Figur 4 vorgeschlagen, das Umschaltventil im Fahrzeugstillstand sofort zu schließen. Im Unterschied zur erstgenannten Ausprägung wird das USV aber nur mit einem Minimalstrom iUSVl bestromt, damit das USV drucklos geschlossen ist. Der Minimalstrom kann dabei so gewählt werden, dass das Ventil z.B. gegen einen Differenzdruck von 5 bar gerade noch geschlossen bleibt. Dies ist ausreichend, da in dem Zustand „Fahrer bremst im Stillstand" über dem USV kein Druckabfall vorhanden ist. Erst wenn der Fahrer entbremst, wird der Strom auf den notwendigen Sollstrom iUSV2 zum Druckhalten gestellt.
Der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in Fig. 5 dargestellt. Nach dem Start in Block 500 wird in Block 501 abgefragt, ob der Fahrer die Bremse betätigt. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass überprüft wird, ob der Bremsdruck im Hauptbremszylinder einen Schwellenwert überschreitet. Lautet die Antwort „nein" (in Fig. 5 stets mit „n" gekennzeichnet), dann wird zu Block 500 zurückverzweigt.
Lautet die Antwort ,ja" (in Fig. 5 stets mit „y" gekennzeichnet), dann wird anschließend in Block 502 abgefragt, ob sich das Fahrzeug im Stillstand befindet. Lautet die Antwort „nein", dann wird zu Block 500 zurückverzweigt. Lautet die Antwort , ja", dann wird anschließend in Block 503 das Umschaltventil mit einer ersten Stromstärke iUSVl angesteuert.
Anschließend wird in Block 504 abgefragt, ob der Fahrer die Intensität der Bremspedalbetätigung reduziert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass überprüft wird, ob eine negative Änderung des Bremsdrucks im
Hauptbremszylinder vorliegt. Lautet die Antwort „nein", dann wird zu Block 503 zurückverzweigt.
Lautet die Antwort ,ja" , dann wird anschließend in Block 505 das Umschaltventil mit einer zweiten Stromstärke iUSV2 angesteuert. Die zweite Stromstärke ist dabei so gewählt, dass das USV hier stärker bzw. sicherer schließt als bei der ersten Stromstärke. In Block 506 endet das erfindungsgemäße Verfahren.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Ansteuerung des Umschaltventils eines zum fahrerunabhängigen Bremsdruckaufbau ausgestalteten Bremskreises im Rahmen einer Fahrzeugstillstandshaltefunktion, bei dem
- der Stillstand des Fahrzeugs detektiert wird (502) und solange der Fahrer die Bremse während des Stillstands betätigt (501), - während einer ersten Phase das Umschaltventil mit einer ersten, von Null verschiedenen, Stromstärke (iUSVl) angesteuert wird (503) und
- während einer anschließenden zweiten Phase das Umschaltventil mit einer zweiten, von Null verschiedenen und zur ersten Stromstärke (iUSVl) unterschiedlichen, zweiten Stromstärke (iUSV2) angesteuert wird (505),
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- die erste Stromstärke (iUSVl) so gewählt ist, dass das Umschaltventil bei dieser Stromstärke gerade noch schließt und
- die zweite Stromstärke (iUSV2) so gewählt ist, dass das Umschaltventil bei dieser Stromstärke sicher geschlossen ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
- dass es sich bei dem Umschaltventil um ein stromlos offenes Ventil handelt und
- dass die zweite Stromstärke (iUSV2) größer als die erste Stromstärke (iUSVl) ist.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang in die zweite Phase dann stattfindet, wenn der Fahrer die Intensität der Bremsbetätigung reduziert (504).
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stromstärke (iUSVl) so gewählt ist, dass das Umschaltventil bei einer vorgegebenen, daran anliegenden Druckdifferenz gerade schließt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der vorgegebenen Druckdifferenz um eine kleine Druckdifferenz handelt.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der vorgegebenen Druckdifferenz um eine Druckdifferenz zwischen 2 und 8 bar, insbesondere 5 bar, handelt.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Bremskreis um einen hydraulischen Bremskreis handelt.
9. Vorrichtung zur Ansteuerung des Umschaltventils eines zum fahrerunabhängigen Bremsdruckaufbau ausgestalteten Bremskreises im Rahmen einer Fahrzeugstillstandshaltefunktion, enthaltend
- Stillstandsdetektionsmittel mittels derer der Stillstand des Fahrzeugs detektiert wird,
- Bremsbetätigungsdetektionsmittel, mittels derer die Betätigung der Bremse durch den Fahrer detektiert wird,
- Bestromungsmittel, mittels derer eine Bestromung des Umschaltventils erfolgt, wobei die Bestromungsmittel derart ausgestaltet sind, dass solange der Fahrer die Bremse während des Stillstands betätigt,
- während einer ersten Phase das Umschaltventil mit einer ersten, von Null verschiedenen, Stromstärke (iUSVl) angesteuert wird (503) und
- während einer anschließenden zweiten Phase das Umschaltventil mit einer zweiten, von Null verschiedenen und zur ersten Stromstärke (iUSVl) unterschiedlichen, zweiten Stromstärke (iUSV2) angesteuert wird (505),
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