WO2011098573A1 - Bremssystem mit druckmodell und priorisierungseinrichtung - Google Patents

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WO2011098573A1
WO2011098573A1 PCT/EP2011/052053 EP2011052053W WO2011098573A1 WO 2011098573 A1 WO2011098573 A1 WO 2011098573A1 EP 2011052053 W EP2011052053 W EP 2011052053W WO 2011098573 A1 WO2011098573 A1 WO 2011098573A1
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wheel
piston
brake
abs
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PCT/EP2011/052053
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Heinz Leiber
Christian Koeglsperger
Anton Van Zanten
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Ipgate Ag
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    • B60T8/4072—Systems in which a driver input signal is used as a control signal for the additional fluid circuit which is normally used for braking
    • B60T8/4077—Systems in which the booster is used as an auxiliary pressure source

Definitions

  • the present invention relates to a brake system according to the preamble of claim 1.
  • the dosing of the often clocked pressure increase amplitude in the range of 1-10 bar (setpoint) succeeds only relatively inaccurate.
  • a Improvement can be made by an elaborate PWM control of
  • PWM control is difficult and relatively inaccurate because it has to consider the pressure gradient, the pressure amplitude and also the temperature. For pressure reduction, this PWM control is not used.
  • EP 06724475 also describes the pressure control of several wheel brakes by the so-called multiplex method (MUX method). So u.a. described that
  • 2/2-way solenoid valves should have a large flow area with negligible throttle effect and the lines from the piston-cylinder system to the brake cylinder should have a negligible flow resistance. It is further stated that the pressure reduction at two wheel brakes can occur simultaneously, if initially approximately the same pressure level prevails.
  • the multiplex method has the disadvantage that at unequal pressure level in two wheel brakes, a simultaneous pressure reduction is not possible, since here in the dimensioning described in EP 06724475 during pressure reduction, a pressure equalization between two to four wheel brakes can erfoigen, if the flow resistance from the HZ or THZ to the wheel cylinder is too low.
  • two or more pressure reduction requirements which occur slightly offset from one another, can likewise not be carried out simultaneously or partly simultaneously due to the above-mentioned problem of the possible pressure compensation between the wheel cylinders. This is particularly problematic because especially the temporal offset of printing requirements of the same sign can quite possibly occur.
  • pressure relief and pressure buildups can be simultaneous or semi-simultaneous. It is spoken of simultaneously when two or more solenoid valves are opened simultaneously and closed at the same time.
  • the printing position is then designated when two or more solenoid valves either open delayed or closed with a time delay.
  • the object of the invention is to provide an improved braking system with a control device, to reduce costs and to optimize braking distance and stability.
  • the invention is advantageously characterized in that a pressure model for calculating the wheel brake pressures is used, the calculated pressure values of which are transmitted to the ABS / ESP controller and to the pressure control device.
  • a pressure model for calculating the wheel brake pressures is used, the calculated pressure values of which are transmitted to the ABS / ESP controller and to the pressure control device.
  • main criteria such as "optimal braking distance” and / or "stability of the control”
  • the selection of the wheel brake or wheel brakes in which or next to the pressure build-up or pressure reduction should take place.
  • the prioritizer makes the decision as to whether a simultaneous, semi-simultaneous or a pressure change in only one wheel brake or should be done simultaneously.
  • This decision can be made, for example, on the basis of the determined slip value and / or on the basis of the instantaneous wheel acceleration or wheel deceleration. Furthermore, no pressure reduction p ab is permitted for a pressure buildup p aUf that is currently taking place . In order to minimize the loss of time for the pressure build-up, a high piston or pressure reduction speed with short switching times of the motor and solenoid valves is necessary. In this case pressure model ABS / ESP controller, prioritization device and pressure control can also be increased during the subsequent pressure build-up p at the desired pressure via the action chain in order to regulate the pressure level close to the blocking limit.
  • a simultaneous or partial simultaneous pressure reduction and pressure build-up is possible even at different pressure levels of all wheel brakes.
  • This can be achieved by correspondingly high piston speeds, the dimensioning of the flow resistances RL of the line from the 2/2-way solenoid valve to the working space of the piston-cylinder system (HZ or THZ) and the flow resistance RV of the 2/2 solenoid valve and the hydraulic lines to the wheel cylinder.
  • the flow resistance RL is smaller than the flow resistance RV.
  • the flow resistance RL is smaller by a factor of 1.5 to 3 than the flow resistance RV.
  • the flow resistance RVR of the hydraulic line from the solenoid valve to the wheel cylinder is taken into account, this advantageously being chosen to be considerably smaller than the flow resistance RV of the solenoid valve.
  • the total flow resistance (RL + RV) is designed such that at maximum HZ piston dynamics, which corresponds to the maximum engine dynamics of the drive of the brake booster and with two or more open solenoid valves the simultaneous volume absorption or volume delivery of Radzylinderbremsen short-term (ie within the valve opening times) no pressure compensation can take place.
  • Another way to prevent the pressure equalization in simultaneous pressure reduction or pressure build-up is to reduce the flow area of the valves via a PWM control and thus to increase the flow resistance. For example, if there are different pressure change prompts for the four wheels, the controller can set different PWMs to achieve different flow resistances for each wheel based on instantaneous actual pressures and the calculated individual set pressures. This is preferably done first at the wheels or associated solenoid valves with the largest pressure difference. It is advantageous in this case that the pressure gradients can be selected depending on the situation, even in the case of simultaneous or partially simultaneous pressure build-up and pressure drops, and there is no binding to the pressure profiles predetermined by the design of RL and RV and optionally RVR.
  • Pressure compensation takes place primarily via the regulator, which calculates the necessary pressure difference, determines the volume intake in the HZ and uses the HZ pressure and advantageously a pressure model.
  • the HZ or THZ pressure is always below the minimum pressure level of all wheel cylinders currently connected to the HZ or THZ via an open solenoid valve or switching valve.
  • the controller indicates the pressure level of the pressure increase.
  • the HZ or THZ pressure is readjusted accordingly via the piston stroke and the piston speed in order to take into account the volume of the wheel cylinders of the wheel brakes for pressure build-up.
  • ABS / ESP systems even with pressure sensors at the outlet of the solenoid valve, only measure the wheel pressure statically.
  • a pressure model is used whose accuracy is limited. It is also complicated to install a pressure transducer for each wheel.
  • the wheel cylinder pressure can be set accurately even with different dynamics.
  • Pressure-volume curves of the wheels converted into a corresponding piston travel With the help of an additional printing model, the wheel cylinder pressure is constantly included. Once the target pressure for a wheel is reached, the respective solenoid valve is closed. The piston of the HZ or THZ then continues to operate the remaining wheel cylinder. With the last wheel cylinder to be controlled, pressure control is carried out via the piston path, which was previously calculated from the pressure-volume characteristic curve. Thereafter, the solenoid valve of the last wheel brake can be closed.
  • the pressure model for piston control is very important for the brake system according to the invention in connection with the simultaneous and also non-mechanical pressure reduction and pressure build-up, since it serves to calculate or estimate the wheel cylinder pressures.
  • the calculated wheel cylinder pressures are used both for the calculation of closing and opening times of the 2/2-solenoid valves (Schaitventile) as well as the actual value of the controlled variable of the pressure regulator in the multiplex process.
  • the wheel cylinder pressures from the pressure model find use in higher-level controller structures (eg ABS / ESP, driver assistance functions such as ACC, etc.).
  • the pressure model uses the HZ or THZ pressure as an input signal.
  • the different wheel cylinder pressures are then calculated from the pressure model.
  • the model parameters such as Replacement flow resistance, equivalent line inductance and pressure-volume characteristic can be adapted via the temperature (eg ambient temperature or separate temperature sensor on a solenoid valve). If changes in the transition behavior occur, it is also possible via an adaptation to adapt the parameters of the model.
  • HZ or THZ When designing the HZ or THZ, make sure that the HZ or THZ with closed solenoid valves or switching valves is as rigid a structure as possible, since the elasticity or rigidity of the HZ or THZ has a significant influence on the switching time. A rigid as possible HZ or THZ with the associated liquid volume and the connection channels, z. B. RL, thus allowing very short switching times.
  • ABS / ESP controller In contrast to the conventional ABS / ESP controller, which is for the parallel, i. Independent pressure control requires twelve solenoid valves and some pressure transmitters, according to the MUX controller. the invention an equivalent or even better pressure control with only four solenoid valves and electric motor possible on the chain of action pressure model, ABS / ESP controller, Priori- s mecanics founded and highly dynamic and accurate pressure control or pressure control. The individual tasks of the individual modules are described in more detail below.
  • a second arithmetic unit MCU2 is preferably connected in parallel, which likewise calculates plausibility checks of input, output or intermediate signals or calculation results. If the data does not match, the entire controller is switched off and the normal brake without controller function is switched on.
  • a braking system is described in which a travel simulator is used.
  • the brake system according to the invention may comprise a travel simulator. For cost reasons, however, it is also possible to dispense with a travel simulator. In this case, can take place via the electric drive and a mechanical connection between the brake pedal and brake booster retroactivity to the brake pedal.
  • the brake system described can also be used as a full brake-by-wire system without a mechanical connection to the brake pedal. It is also conceivable that a THZ similar to the EHB is used in parallel to the brake system, which supplies corresponding pressure on additional changeover valves in case of failure of the described brake system.
  • FIG. 1 shows a basic structure of the actuator for pressure control
  • 2 shows a block diagram of a printing model
  • Fig. 3 Signal flow chart of a possible software structure.
  • FIG. 1 shows the basic structure of the brake system according to the invention consisting of HZ or THZ 14, EC motor 10, spindle 11 for driving the push rod piston, spindle reset 12 and rotary encoder 13 for determining the position of the piston and the detection of the rotor position and the piston travel.
  • the piston receives the actuating command to build up a specific pressure
  • the corresponding piston movement via position transmitter 13 and pressure transmitter 19 in the pressure rod circuit takes place via the previously recorded pressure-volume curve stored in a characteristic diagram.
  • the correlation comparison takes place on the basis of new measured data with the stored map data.
  • Pressure-volume curve was recorded for each wheel brake and the map corrected. Is the deviation significant, z. B. on a wheel cylinder, the note is to visit the workshop.
  • the pressure generated in the HZ or THZ passes via the lines 15, 16 from the push rod piston and floating piston via the 2/2-Mägnetventile 17a-d to the wheel cylinders 18a and 18d.
  • push rods and floating piston and a different piston assembly or coupling can be used by springs.
  • the push rod piston is advantageously fixedly connected to the spindle so that the push rod piston can be moved back by the drive for rapid pressure reduction.
  • Both resistors RL and RV should be low, where RL should be much smaller than RV and the flow resistance from the solenoid valve to the wheel cylinder RVR is small compared to the solenoid valve, preferably
  • the 2/2-solenoid valves 17a-d with the lines 15 and 16 and pressure transducer 19 are preferably integrated in a block, this can also be the HZ or THZ included.
  • the solenoid valve 17a is closed, and the piston of the HZ or THZ moves into the desired position specified by the regulator. Should then z. B. in the wheel cylinder 18d a pressure build-up p au f done, the solenoid valve opens 17d, and the piston is moved to the new desired position for the setpoint p on . If a simultaneous or partially simultaneous pressure reduction p a b is to take place in the wheel cylinders 18 a and 18 d, then the solenoid valves 17 a and 17 d are de-energized and thus switched to the open position and the solenoid valves 17 b and 17 c are closed. Again, the piston moves to the new target position.
  • FIG. 2 shows a possible pressure model for calculating the individual wheel cylinder pressures.
  • the pressure model uses the HZ pressure PHz (t), which only corresponds to the wheel pressure in the wheel brake in the swung-in state (static).
  • the model 122 to 131 is fourfold for a vehicle with four wheel brakes.
  • the task of the pressure model is to obtain a dynamic or high-frequency estimation of the wheel cylinder pressure p R (t).
  • the function of the individual signals and signal blocks is explained in more detail below.
  • the piston travel or the piston position s k (t) 135 of the HZ is used as the input signal for the pressure model 103 (see also FIG. 3).
  • About the summation point 134 is from the volume at the wheel 129.1 to 129.3 and the piston stroke s k (t) 135 calculates the volume in HZ 133.
  • the volume of the wheel brake including the supply lines and the working space of the HZ.
  • the HZ pressure p H z (t) 121 is calculated via the volume-pressure characteristic curve 132 of the HZ. It is also conceivable to adjust the HZ pressure signal of the pressure sensor with the simulated signal 121.
  • This measure serves to diagnose a pressure sensor failure via the characteristic curve 132, the piston position of the HZ correlates with a specific pressure. For diagnosis, one can also use the phase current of the motor. If only the HZ pressure is used as the input signal of the printing model, the signal path 135 to 121 is not necessary. One then obtains the HZ pressure 121 directly from the pressure sensor.
  • a summation point gives the differential pressure 122, which leads to the flow Q via the model block "hydraulic equivalent inductance or line inductance” 123, which stands for the mass and / or inertia of the brake fluid, and an integrator 126.
  • the signal block 127 takes into account the flow resistance
  • the model parameter equivalent flow resistance R corresponds to the hydraulic resistance of the path from the piston-cylinder system 14, HZ via the switching valve 17a, 17b, 17c, 17d to the wheel cylinder of the wheel brake
  • the signal block 127 takes into account a parameter (kappa) which represents a weighting of the flow conditions laminar / turbulent within the hydraulic path from the piston-cylinder system 14, HZ via the switching valve 17a, 17b, 17c, 17d to the wheel cylinder of the wheel brake.
  • the second Integr Ator 125 is obtained from the pressure flow Q 126, the current volume at the wheel 129 and from there via the volume-pressure characteristic of the wheel cylinder 130, which describes the capacity or the stiffness of the wheel cylinder and the connected brake lines, the pressure at the wheel 131st Furthermore, it is possible in the pressure model 103, (see FIG. 3) to simulate the hysteresis present in reality, inter alia due to seals, etc. This increases the estimation accuracy of the print model.
  • the used The pressure-volume curves are thereby statically adapted or recorded at vehicle start and stored as a function with the associated function parameters or as a table.
  • FIG. 5 shows a possible signal flow plan of the software structure.
  • the sensor technology of the actuator supplies the HZ pressure 121 and the HZ piston travel 135 via the evaluation of a rotary encoder.
  • Other sensor signals such as driver's desired pressure, pedal position, motor phase currents, battery currents, etc., are not listed here, but can be taken into account.
  • the model parameters of the printing model 103 such.
  • B. Replacement flow resistance, Edit Arthursindukt disciplines and pressure-volume curve or pressure-volume curve of the wheel cylinder and the HZ or THZ, on the temperature, eg the vehicle ambient temperature or by means of a temperature sensor to a solenoid valve or the temperature-proportional resistance measurement of Solenoid valve measured temperature, adapted.
  • the Adaptionsvorschift can be determined during the development of the system in temperature tests and deposited.
  • the parameters of the hysteresis simulation mentioned above can be adapted depending on the temperature.
  • Various vehicle-specific parameters such.
  • line lengths or on and off time of the solenoid valve can be measured at initial commissioning of the vehicle or programmed from a file.
  • the model parameters are stored in a table or the model parameters are calculated and passed on to the model. If, for example, changes in the transition behavior occur, it is about the adaptation also possible to adjust the parameters of the model.
  • the adjustment of the pressure model and thus the parameters of the pressure model can be done several times in succession or in shorter time intervals, if the
  • Pressure model deviates from the actual measured values.
  • the pressure model is constantly included in the calculation and is very important for the accuracy of the printing position, especially in connection with the pressure modulation with ESP / ABS 104 or other higher-level controllers.
  • the wheel cylinder pressures p R (t) from the pressure model become the
  • ABS / ESP controller supplied.
  • the ESP / ABS controller 104 and especially the pressure control or pressure control 106 are dependent on wheel brake pressures p R (t) as controlled variables.
  • the ESP / ABS controller calculates a target wheel brake pressure P soii (t) based on ABS / ESP sensor signals such as wheel speeds, lateral acceleration, yaw rate, etc., and wheel brake pressures p R (t).
  • the wheel brake target pressure p Rso ii (t) may also be only a differential pressure or be expanded in its information content by the pressure gradient.
  • the wheel brake target pressure is of course calculated individually for each wheel.
  • the pressure regulator is preceded by the function block "prioritization device" 105, which is used for determining the priorities 108, eg wheel slip, vehicle transverse dynamics parameters, pressure control deviation, etc., the wheel selection 109.
  • the wheel selection dictates which pressure which wheel brake (s) it will need to adjust next to the pressure regulator 106.
  • a pressure reduction request has a higher priority than a requested pressure reduction on another wheel and will therefore be executed first allows one wheel to perform two pressure buildups in succession without having to operate another wheel in the meantime
  • Prioritization also takes the decision whether a single wheel or simultaneous pressure build-up or decompression must occur and how many wheels are involved in it as a criterion for prioritization apply preferential Wheel speed, wheel acceleration, cornering, ⁇ -jump (positive and negative), ⁇ -split lane and time of the Regulation. If, for example, an excess of the setpoint slip or a wheel acceleration threshold is detected at several wheels on the first control cycle, the number of wheels involved is switched to simultaneously or partially simultaneously.
  • HZ piston travel calculated.
  • An ideally subordinate position controller then sets the desired piston travel via control signals 11.
  • the respective switching valves 17a, 17b, 17c, 17d are driven 110 in the correct time sequence.
  • the pressure mode 103 is used to estimate future wheel pressures. This may be particularly important to the pressure controller 106 to calculate the correct valve timing.
  • the determined values can be temporarily stored in a memory.
  • T MU x Total time to set the desired pressure on one or more wheels

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ), insbesondere durch Übertragungsmittel, mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetriebenen ist, wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) über hydraulische Leitungen mit mindestens zwei Radbremsen in Verbindung ist, wobei jeweils einer Radbremse ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar ist bzw. sind, so dass in den Radbremsen (18a,18b, 18c, 18d) nacheinander im Sinne eines Multiplexverfahrens und/oder gleichzeitig ein Druck einregelbar ist, wobei der Elektromotor und die Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) von einer Regeleinrichtung angesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, dass die Regeleinrichtung mittels eines Druckmodells (103) den jeweiligen Druck ( pR(t) ) in den Radbremsen berechnet und die berechneten Druckwerte ( pR(t) ) zumindest einem ABS-/ESP-Regler (104) und einer Druckregeleinrichtung (106) übermittelt, wobei die Druckregeleinrichtung (106) zumindest die 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) sowie den Elektromotor ansteuert, und dass eine Priorisierungseinrichtung (105) zumindest anhand der von dem ABS-/ESP-Regler (104) übermittelten Daten eine Radauswahl vornimmt und diese der Druckregeleinrichtung (106) übermittelt.

Description

Bezeichnung
Bremssystem mit Druckmodell und Priorisierungseinrichtung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bremssystem nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Bei ABS / ESP bestimmt die Genauigkeit und die Dynamik des Druckver- laufes die Regelgüte und damit den Bremsweg und die Stabilität des
Fahrzeugs. Entscheidend für eine gute Regelung ist eine schnelle und feine Druckregelung. Bis auf die elektromechanische Bremse EMB arbeiten alle hydraulischen Systeme mit 2/2-Wege- agnetventilen. Hierzu liefert das Bremsenhandbuch 2. Auflage v. 2004 S.114-119 mit Literaturangaben die detaillierte Basisinformation. Ohne besondere Maßnahmen haben diese Ventile ein rein digitales Schaltverhalten, d.h. sie sind entweder offen oder geschlossen (auf/zu). Durch das schnelle Schließen entstehen abhängig vom Druckgradienten Druckschwingungen mit großer Amplitude, die sich auf das Radverhalten auswirken und vor allem Geräusche verursachen. Der Druckgradient hängt dabei vom Differenzdruck ab, der im Regelbereich zwischen μ= 0,05 (Eis) und μ=1,0 (Asphalt trocken) stark schwankt und außerdem vom stark schwankendem THZ-Druck des Bremskraftverstärkers abhängt. Die Dosierbarkeit der oft getakteten Druckaufbauamplitude im Bereich vom 1-10 bar (Sollwert) gelingt nur relativ ungenau. Eine Verbesserung kann durch eine aufwändige PWM-Steuerung der
2/2-Magnetventile erzielt werden. Damit lässt sich insbesondere der Übergang vom Druckaufbau zum Druckhalten beeinflussen, so dass die Druckschwingungen und das Geräusch kleiner werden. Diese
PWM-Steuerung ist schwierig und relativ ungenau, weil sie den Druckgradienten, die Druckamplitude und auch die Temperatur berücksichtigen muss. Für den Druckabbau wird diese PWM-Steuerung nicht eingesetzt.
In der EP 06724475 ist ein Verfahren zur Drucksteuerung mittels Elektromotor und Kolbensteuerung beschrieben. Hierbei bestimmt die
HZ-Kolbenbewegung des Bremskraftverstärkers die Drucksteuerung und weist damit erhebliche Vorteile hinsichtlich genauer Drucksteuerung und variabler Gradienten auf. Die EP 06724475 beschreibt zudem die Druckregelung mehrerer Radbremsen durch das sogenannte Multiplexverfahren (MUX-Verfahren). So wird u.a. beschrieben, dass die
2/2-Wege-Magnetventile einen großen Strömungsquerschnitt mit vernachlässigbarer Drosselwirkung aufweisen sollten und die Leitungen vom Kolben-Zylinder-System zum Bremszylinder einen vernachlässigbaren Strömungswiderstand aufweisen sollten. Weiterhin wird ausgeführt, dass der Druckabbau an zwei Radbremsen gleichzeitig erfolgen kann, wenn anfänglich ungefähr das gleiche Druckniveau vorherrscht.
Trotz dieser in der EP 06724475 beschriebenen Maßnahmen hat das Multiplexverfahren den Nachteil, dass bei ungleichem Druckniveau in zwei Radbremsen ein simultaner Druckabbau nicht möglich ist, da hier bei der in der EP 06724475 beschriebenen Dimensionierung beim Druckabbau ein Druckausgleich zwischen zwei bis vier Radbremsen erfoigen kann, sofern der Strömungswiderstand vom HZ bzw. THZ zum Radzylinder zu gering ist. Hinzu kommt, dass zwei oder mehrere Druckabbauforderungen, die leicht zeitlich versetzt zueinander auftreten, aufgrund oben genannter Problematik des möglichen Druckausgleiches zwischen den Radzylindern eben- falls nicht simultan oder teilsimultan durchgeführt werden können. Dies ist insbesondere deshalb problematisch, da besonders der zeitliche Versatz von Druckanforderungen gleichen Vorzeichens durchaus vermehrt auftreten kann. Wie oben erwähnt können Druckab- und Druckaufbauten simultan oder teilsimultan erfolgen. Von simultan wird gesprochen, wenn zwei oder mehrere Magnetventile gleichzeitig geöffnet und gleichzeitig geschlossen werden. Teilsimultan wird die Druckstellung dann bezeichnet, wenn zwei oder mehrere Magnetventile entweder zeitversetzt geöffnet oder zeitversetzt geschlossen werden.
Ferner ist in der EP 06724475 kein simultaner Druckaufbau vorgesehen. Dies hat zur Folge, dass eine mögliche Druckerhöhung kurzfristig nicht durchgeführt werden kann, was möglicherweise einen längeren Bremsweg zur Folge hat.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist ein verbessertes Bremssystem mit einer Regeleinrichtung bereitzustellen, die Kosten zu reduzieren und Bremsweg und Stabilität zu optimieren.
Lösung der Aufgabe
Die Lösung wird erfindungsgemäß mit einem Bremssystem mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Bremssystems nach Patentanspruch 1 ergeben sich durch die Merk- male der Unteransprüche.
Die Erfindung zeichnet sich vorteilhaft dadurch aus, dass eine ein Druckmodell zur Berechnung der Radbremsdrücke verwendet wird, dessen berechnete Druckwerte dem ABS-/ESP-Regler sowie der Druckregeleinrichtung übermittelt werden. Hierdurch können Drucksensoren eingespart und die Druckregelgenauigkeit erhöht werden. Zusätzlich erfolgt mittels einer Priorisierungseinrichtung, insbesondere anhand von Hauptkriterien, wie z.B. "optimaler Bremsweg" und/oder "Stabilität der Regelung", die Auswahl der Radbremse bzw. Radbremsen, in der bzw. denen als nächstes der Druckaufbau bzw. Druckabbau erfolgen soll. Ebenso erfolgt durch die Priorisierungseinrichtung die Entscheidung, ob ein simultaner, teil-simultaner oder eine Druckänderung in nur einer Radbremse oder gleichzeitig erfolgen soll. Diese Entscheidung kann z.B. aufgrund des ermittelten Schlupfwertes und/oder anhand der momentanen Radbeschleunigung bzw. Radverzögerung erfolgen. Weiterhin ist bei einem momentan erfolgenden Druckaufbau paUf kein Druckabbau pab gestattet. Um den Zeitverlust für den Druckaufbau gering zu halten, ist eine hohe Kolben- oder Druckabbaugeschwindigkeit mit kurzen Umschaltzeiten von Motor und Magnetventilen notwendig. In diesem Fall kann auch beim anschließenden Druckaufbau pauf der Solldruck über die Wirkkette Druckmodell-ABS-/ESP-Regler, Priorisierungseinrich- tung und Drucksteuerung erhöht werden, um das Druckniveau dicht an die Blockiergrenze zu regeln.
Ein simultaner oder teilsimultaner Druckabbau und Druckaufbau ist auch bei unterschiedlichen Druckniveaus aller Radbremsen möglich ist. Dies kann erreicht werden durch entsprechend hohe Kolbengeschwindigkeiten, die Dimensionierung der Strömungswiderstände RL der Leitung vom 2/2-Wege-Magnetventil zum Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystems (HZ bzw. THZ) und des Strömungswiderstandes RV des 2/2-Magnetventils und der hydraulischen Leitungen zum Radzylinder. Es ist vorteilhaft, wenn der Strömungswiderstand RL kleiner als der Strömungswiderstand RV ist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Strömungswiderstand RL um den Faktor 1,5 bis 3 kleiner als der Strömungswiderstand RV ist. Es ist besonders vorteilhaft, wenn zusätzlich der Strömungswiderstand RVR der hydraulischen Leitung vom Magnetventil zum Radzylinder mit berücksich- tigt wird, wobei dieser vorteilhaft erheblich kleiner ais der Strömungswiderstand RV des Magnetventils gewählt wird.
In einer verbesserten Ausbildung der Erfindung kann berücksichtigt werden, dass der gesamte Strömungswiderstand (RL + RV) so ausgelegt wird, dass bei maximaler HZ-Kolbendynamik, welche der maximalen Motordy- namik des Antriebs des Bremskraftverstärkers entspricht, und bei zwei oder mehr offenen Magnetventilen aufgrund der gleichzeitigen Volumenaufnahme oder Volumenabgabe der Radzylinderbremsen kurzfristig (d.h. innerhalb der Ventilöffnungszeiten) kein Druckausgleich stattfinden kann.
Bei der Auslegung der Schaltventile ist somit darauf zu achten, dass man einen sehr geringen Strömungswiderstand erreicht, der das oben beschriebene Minimum nicht unterschreitet. Es ist darauf zu achten, dass beim simultanen Druckabbau genügend Druckdifferenz zwischen HZ bzw. THZ und Radzylinder vorhanden ist, so dass beim gemeinsamen Druck¬ abbau kein Druckausgleich zwischen den einzelnen Radzylindern der Radbremsen stattfinden kann.
Eine weitere Möglichkeit den Druckausgleich bei simultanem Druckabbau oder Druckaufbau zu verhindern besteht darin, den Strömungsquerschnitt der Ventile über eine PWM-Ansteuerung zu verringern und damit den Strömungswiderstand zu erhöhen. Liegen z.B. verschiedene Druckänderungsaufforderungen für die vier Räder vor, so kann der Regler anhand momentanen Ist-Drücke und der gerechneten individuellen Solldrücke für jedes Rad unterschiedliche PWM zur Erzielung unterschiedlicher Strömungswiderstände einstellen. Dies erfolgt vorzugsweise zunächst bei den Rädern bzw. zugeordneten Magnetventilen mit der größten Druckdifferenz. Vorteilhaft ist dabei, dass damit auch bei simultanen bzw. teilsimultanen Druckauf- und Druckabbauten situationsabhängig die Druckgradienten gewählt werden können und eine Bindung an die durch die Auslegung von RL und RV und gegebenenfalls RVR vorgegebenen Druckverläufe nicht besteht. Auch simultane bzw. teilsimultane Druckab- bzw. Druckaufbauten mit extrem unterschiedlichen Druckniveaus in zwei oder mehreren Rädern werden dadurch beherrschbar. Da beim Druckabbau die maximal mögliche Strömungsgeschwindigkeit hin zu niedrigen Drücken abfällt und die Druck-Volumen-Kennlinien der einzelnen Räder eine nichtlineare Funktion darstellen, ist beim simultanen bzw. teilsimultanen Druckabbau und Druckaufbau eine variable bzw. unterschiedliche Kolbengeschwindigkeit unbedingt notwendig. Bei simultanem bzw. teilsimultanem Druckabbau muss infolge des Volumenstroms vom Radzylinder in den HZ bzw. THZ dessen Kolben durch entsprechende Steuerung bzw. Regelung nachgestellt werden, um die Druckdifferenz aufrecht zu erhalten. Das Volumen, das dabei aus dem HZ bzw. THZ in den Radzylinder entströmt, würde ohne Nachstellung des HZ-Kolbens zu einer Druckerhöhung führen und statisch zu einem
Druckausgleich. Diese Kolbennachstellung erfolgt primär über den Regler, welcher die notwendige Druckdifferenz errechnet, entsprechend die Volumenaufnahme im HZ bestimmt und dazu den HZ-Druck und vorteilhaft ein Druckmodell verwendet. Bei der Nachstellung des HZ- bzw.
THZ-Kolbens ist darauf zu achten, dass der HZ- bzw. THZ-Druck stets unterhalb des minimalen Druckniveaus aller in dem Augenblick mit dem HZ bzw. THZ über ein geöffnetes Magnetventil bzw. Schaltventil verbundenen Radzylindern liegt. Ähnliches gilt für den simultanen bzw. teilsimultanen Druckaufbau. Hier gibt der Regler wiederum das Druckniveau der Druckerhöhung an. Der HZ- bzw. THZ-Druck wird entsprechend über den Kolbenweg und die Kolbengeschwindigkeit nachgeregelt, um das Volumen der Radzylinder der Radbremsen für den Druckaufbau zu berücksichtigen. Bei der Nachstellung des HZ-Kolbens ist darauf zu achten, dass der HZ- bzw. THZ-Druck vor dem Druckabbau im Bereich des maximalen Druckniveaus aller in dem Augenblick mit dem HZ bzw. THZ über ein geöffnetes Magnetventil verbundenen Radzylindern und während des Druckabbaus pab unterhalb des Solldruckes des niedrigsten Rades liegt. Erst wenn der Solldruck erreicht ist, wird der HZ-Druck auf dieses Niveau verstellt.
Sowohl für den simultanen, teilsimultanen bzw. nicht simultanen Druckaufbau, als auch für den simultanen bzw. teilsimultanen Druckabbau ist die Kenntnis der Druck-Volumen-Kennlinie der einzelnen Räder von großer Bedeutung. Diese wird in Abständen bei Fahrzeugstillstand für jedes Rad aufgenommen, indem das Volumen bei Kenntnis des HZ-Druckes bzw. THZ-Druckes über den entsprechenden Kolbenweg erfasst wird. Der Vorgang erfolgt mit einer relativ geringen Dynamik, so dass der Radzylin- derdruck dem Druck im HZ bzw. THZ entspricht.
Bekanntlich ist bei hochdynamischen Vorgängen in der Drucksteuerung sowohl im Druckaufbau als auch im Druckabbau infoige der Strömungswiderstände im Schaltventil, welches idR ein Magnetventil ist, und in den hydraulischen Leitungen zum Radzylinder ein großer Druckunterschied. Der Regler bestimmt jeweils die Druckänderung an der Radbremse, welche proportional zum Bremsmoment ist. Daher können konventionelle
ABS/ESP-Systeme auch mit Druckgeber am Ausgang des Magnetventils nur statisch den Raddruck messen. Zur dynamischen Messung wird ein Druckmodell verwendet, dessen Genauigkeit begrenzt ist. Außerdem ist es aufwändig, für jedes Rad einen Druckgeber einzubauen. Bei dem erfindungsgemäßen System mit Kolbensteuerung kann jedoch bei Kenntnis der Druck-Volumen-Kennlinie der Radzylinderdruck auch bei unterschiedlicher Dynamik genau eingestellt werden.
Bei simultan, teilsimultan bzw. nicht simultan erfolgendem Druckaufbau und Druckabbau werden zwei oder mehrere Radzylinder gleichzeitig bedient. Die vom Regler vorbestimmte Druckdifferenz wird über die
Druck-Volumen-Kennlinien der Räder in einen entsprechenden Kolbenweg umgerechnet. Mit Hilfe eines zusätzlichen Druckmodells wird der Radzylinderdruck ständig mitgerechnet. Sobald der Zieldruck für ein Rad erreicht ist, wird das jeweilige Magnetventil geschlossen. Der Kolben des HZ bzw. THZ fährt dann weiter, um die restlichen Radzylinder zu bedienen. Beim letzten zu regelnden Radzylinder wird die Drucksteuerung über den Kol- benweg, der zuvor aus der Druck-Volumen-Kennlinie berechnet wurde, vorgenommen. Danach kann auch das Magnetventil der letzten Radbremse geschlossen werden.
Das Druckmodell zur Kolbensteuerung ist für das erfindungsgemäße Bremssystem im Zusammenhang mit dem simultanen und auch nicht si- muitanen Druckabbau und Druckaufbau sehr wichtig, da es der Berechnung bzw. Schätzung der Radzylinderdrücke dient. Die damit berechneten Radzylinderdrücke werden sowohl zur Berechnung von Schließ- und Öffnungszeitpunkten der 2/2-Magnetventile (Schaitventile) wie auch als Istwert der Regelgröße des Druckreglers im Multiplexverfahren verwendet. Zusätzlich finden die Radzylinderdrücke aus dem Druckmodell Verwendung in übergeordneten Reglerstrukturen (z.B ABS / ESP, Fahrerassistenzfunktionen wie ACC, usw.). Da es vorteilhaft ist, dass der HZ bzw. THZ-Druck vor der Druckänderung im Radzylinder zunächst in die Nähe des Ausgangsdruckes des zu regelnden Radzylinders gebracht wird, ist es erforderlich, dass die Radzylinderdrücke fortlaufend berechnet und gespeichert werden. Diese Aufgabe wird ebenfalls vom Druckmodell übernommen.
Für die Regeldynamik, das dabei entstehende Geräusch und die Regelgenauigkeit besonders im Zusammenhang mit dem simultanen oder teilsimultanen Druckabbau und Druckaufbau ist das Druckmodell damit extrem wichtig. Als Eingangssignal nutzt des Druckmodell den HZ- bzw. THZ-Druck. Über das Druckmodell werden daraus dann die verschiedenen Radzylinderdrücke berechnet. Die Modellparameter, wie z.B. Ersatzströmungswiderstand, Ersatzleitungsinduktivität und Druck-Volumen-Kennlinie können dabei über die Temperatur (z. B. Umgebungstemperatur oder separater Tem- peratursensor an einem Magnetventil) adaptiert werden. Sollten Veränderungen im Übergangsverhalten auftreten, ist es über eine Adaption ebenfalls möglich, die Parameter des Modells anzupassen.
Der Vorgang der simultanen bzw. teilsimultanen Druckänderung ist bei einer normalen ABS/ESP-Bremsung relativ selten und tritt eher bei Grenzfällen wie asymmetrische oder inhomogene Fahrbahn auf. Daher ist von großer Bedeutung, dass der Multiplexer möglichst schnell von einem Radzylinder zum nächsten umschalten kann. Dies ist möglich, da die Kolbengeschwindigkeit und damit die Druckänderungsgeschwindigkeit sehr hoch und variabel einstellbar ist und dadurch in Extremfällen der Kolben mit maximaler Dynamik angesteuert werden kann. Durch die Variabilität ist es im Normalfall möglich, die Kolbengeschwindigkeit zu reduzieren und nur in Extremfällen auf die maximale Dynamik zurückzugreifen. Weiterhin ist die Umschaltzeit zwischen Beginn der Kolbenbewegung und Öffnen bzw. Schließen des Magnetventils wiederum abhängig von der zu steuernden Druckdifferenz und dem Absolutdruck im Radzylinder.
Bei der Auslegung des HZ bzw. THZ ist darauf zu achten, dass der HZ bzw. THZ bei geschlossenen Magnetventilen bzw. Schaltventilen ein möglichst steifes Gebilde darstellt, da die Elastizität bzw. Steifheit des HZ bzw. THZ einen signifikanten Einfluss auf die Umschaltzeit hat. Ein möglichst steifer HZ bzw. THZ mit dem zugeordneten Flüssigkeitsvolumen und auch der Verbindungskanäle, z. B. RL, ermöglicht somit sehr kurze Umschaltzeiten.
Zur Überprüfung und ggf. Korrektur der durch das Druckmodell berechneten Radzylinderdrücke während eines längeren Regeleingriffs erfolgt in größeren Zeitabständen ein Vergleich des Radzylinderdruckes mit dem HZ- bzw. THZ-Druck. Bei stillstehendem Kolben und offenem Magnetventil wird daher nach einer gewissen Druckeinschwingzeit ein statischer Abgleich durchgeführt, der aufgrund des Aufbaus des Druckmodells ohne zusätzliche Adaptionsregeln oder Erweiterungen im Druckmodell automatisch abläuft. Die Überprüfung kann auch erfolgen, wenn der vom Regler vorgegebene Schlupf oder die Radbeschleunigung nicht erreicht wird. Es ist auch mög- lieh, ohne simultane bzw. teilsimultane Druckänderung nur auf Basis der Druck-Volumen-Kennlinie und entsprechender Kolbenverstellung proportional zur Regleranforderung zu arbeiten.
Im Gegensatz zum konventionellen ABS/ESP-Regler, der für die parallele, d.h. unabhängige Drucksteuerung zwölf Magnetventile und einige Druck- geber braucht, ist beim MUX-Regler gem. der Erfindung eine gleichwertige oder noch bessere Druckregelung mit nur vier Magnetventilen und Elektromotor möglich über die Wirkkette Druckmodell, ABS/ESP-Regler, Priori- sierungseinrichtung und hochdynamische und genaue Drucksteuerung bzw. Druckregelung. Die Einzelaufgaben der einzelnen Module sind nach- folgend genauer beschrieben.
Ähnlich dem ABS/ESP-Regler muss die gesamte Funktion fehlersicher sein. Vorzugsweise wird hierzu eine zweite Recheneinheit MCU2 parallel geschaltet, welche über Plausibilitätsprüfungen Eingangs-, Ausgangs- oder Zwischensignale oder Rechenergebnisse ebenfalls berechnet. Bei Nicht- Übereinstimmung der Daten wird der gesamte Regler abgeschaltet und die normale Bremse ohne Reglerfunktion eingeschaltet. In der EP 06724475 ist ein Bremssystem beschrieben, bei dem ein Wegsimulator zum Einsatz kommt. Das erfindungsgemäße Bremssystem kann einen Wegsimulator aufweisen. Aus Kostengründen kann jedoch auch auf einen Wegsimulator verzichtet werden. In diesem Fall kann über den elektrischen Antrieb und eine mechanische Verbindung zwischen Bremspedal und Bremskräftverstärker eine Rückwirkung auf das Bremspedal erfolgen. Das beschriebene Bremssystem kann auch als volles Bra- ke-by-wire-System ohne mechanische Verbindung zum Bremspedal eingesetzt werden. Auch ist denkbar, dass parallel zum Bremssystem ein THZ ähnlich der EHB eingesetzt wird, welcher bei Ausfall des beschriebenen Bremssystems entsprechenden Druck über zusätzliche Umschaltventile liefert.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1: Grundaufbau der Aktuatorik zur Drucksteuerung; Fig. 2: Blockschaltbild eines Druckmodells; Fig. 3: Signalflussplan einer möglichen Softwarestruktur.
Die Figur 1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau des erfindungsgemäßen Bremssystems bestehend aus HZ bzw. THZ 14, EC-Motor 10, Spindel 11 zum Antrieb des Druckstangenkolbens, Spindelrückstellung 12 und Drehwinkelgeber 13 zur Positionsbestimmung des Kolbens und der Erfassung der Rotorposition bzw. des Kolbenweges.
Erhält der Kolben den Stellbefehi zum Aufbau eines bestimmten Druckes, so erfolgt über die vorher aufgenommene und in einem Kennfeld gespei- cherte Druck-Volumen-Kennlinie die entsprechende Kolbenbewegung über Positionsgeber 13 und Druckgeber 19 im Druckstangenkreis. Bei anschließendem kurzem konstantem Druck, was meistens bei einer Bremsung der Fall ist, erfolgt der Korrelationsvergleich aufgrund neuer Messdaten mit den abgelegten Kennfelddaten. Bei einer Abweichung wird bei späterem Fahrzeugstillstand nochmals einzeln die
Druck-Volumen-Kennlinie für jede Radbremse aufgenommen und das Kennfeld korrigiert. Ist die Abweichung nennenswert, z. B. an einem Radzylinder, so erfolgt der Hinweis, die Werkstatt aufzusuchen. Der im HZ bzw. THZ erzeugte Druck gelangt über die Leitungen 15, 16 vom Druckstangenkolben und Schwimmkolben über die 2/2-Mägnetventile 17a-d zu den Radzylindern 18a und 18d. Anstelle von Druckstangen und Schwimmkolben kann auch eine andere Kolbenanordnung oder Kopplung durch Federn eingesetzt werden. Der Druckstangenkolben ist vorteilhaft fest mit der Spindel verbunden, so dass der Druckstangenkolben vom Antrieb auch zum schnellen Druckabbau zurück bewegt werden kann.
Hierbei ist die Dimensionierung der Strömungswiderstände RL vom HZ zum Magnetventil 17i (mit i= a,b,c,d) in den Leitungen 15 und 16 und anschließend der Strömungswiderstände RV im Magnetventil und hydrauli- sehen Verbindung zum Radzylinder von großer Bedeutung. Beide Widerstände RL und RV sollten niedrig sein, wobei gelten sollte RL sehr viel kleiner als RV und der Strömungswiderstand vom Magnetventil zum Radzylinder RVR im Vergleich zum Magnetventil klein ist, vorzugsweise
RL < RV/Faktor, wobei der Faktor 1,5 bis 5, insbesondere 1,5 bis 3, bei Raumtemperatur betragen sollte. Die 2/2-Magnetventile 17a-d mit den Leitungen 15 und 16 sowie Druckgeber 19 sind vorzugsweise in einem Block integriert, hierfür kann auch der HZ bzw. THZ mit einbezogen werden.
Erfolgt der Stellbefehl zur Druckreduzierung, so erfolgt wiederum die Druckeinstellung über den Kolbenweg und anschließend der Abgleich mit der Druckmessung. Druckaufbau und -abbau entsprechen der üblichen BKV-Funktion. Hierzu ist eine Ergänzung mit den Komponenten, z. B. Pedal, Pedalweggeber, Wegsimulator u. a. notwendig, wie diese in der vorgenannten EP 6724475 beschrieben sind. Das Bremssystem der EP 6724475 hat jedoch die Drucksteuerung und -modulation zum Inhalt und benötigt nicht alle oben genannten Komponenten. Erfolgt nun eine Druckmodulation, z.B. für die ABS/ESP-Funktion, so wird die MUX-Funktion eingeschaltet. Soll z.B. am Rad 18a der Druck reduziert werden, nachdem zuvor der HZ bzw. THZ 14 über einen Motor 10 einen bestimmten Druck in den Leitungen 15 und 16 und Radzylinder 18b und 18d erzeugt hat, so werden die Magnetventile 17b bis 17d geschlossen.
Ist über entsprechenden Kolbenweg der vom Regler vorgegebene Druckabbau Pa erreicht, so wird das Magnetventil 17a geschlossen, und der Kolben des HZ bzw. THZ fährt in die vom Regler vorgegebene Sollposition. Soll danach z. B. im Radzylinder 18d ein Druckaufbau pauf erfolgen, so öffnet das Magnetventil 17d, und der Kolben wird in die neue Sollposition für den Sollwert pauf gefahren. Sofern ein simultaner bzw. teilsimultaner Druckabbau pab in den Radzylindem 18a und 18d erfolgen soll, so werden die Magnetventile 17a und 17d stromlos und damit in die geöffnete Stellung geschaltet und die Magnetventile 17b und 17c geschlossen. Auch hier verfährt der Kolben in die neue Sollposition. Diese Vorgänge für die
Druckmodulation erfolgen extrem schnell mit speziellen Schaltbedingungen für Motor und Magnetventile. Diese sind in der Figur 2 und der Figur 3 beschrieben.
Die Figur 2 zeigt ein mögliches Druckmodell zur Berechnung der einzelnen Radzylinderdrücke. Als Eingangssignal 121 nutzt das Druckmodell den HZ-Druck PHz(t), welcher nur im Eingeschwungenen Zustand (statisch) dem Raddruck in der Radbremse entspricht. Das Modell 122 bis 131 ist für ein Fahrzeug mit vier Radbremsen vierfach ausgeführt. Alternativ ist es möglich, dass das Druckmodell den HZ-Druck 121 über eine abgelegte Druck-Volumen-Kennlinie 132 des HZ berechnet. Damit ist auch dynamisch der Raddruck über entsprechende ΉΖ-Stellung oder Kolbenweg einstellbar. Aufgabe des Druckmodells ist es eine dynamische bzw. hochfrequente Schätzung des Radzylinderdruckes pR(t) zu erhalten. Im Folgenden wird die Funktion der einzelnen Signale und Signalblöcke näher erläutert. Der Kolbenweg bzw. die Kolbenposition sk(t) 135 des HZ wird als Eingangssignal für das Druckmodell 103 (siehe auch Figur 3) verwendet. Über die Summationsstelle 134 wird aus den Volumen am Rad 129.1 bis 129.3 und dem Kolbenweg sk(t) 135 das Volumen im HZ 133 berechnet. Unter Radvolumen versteht die Erfindung, das Volumen der Radbremse inklusive der Zuleitungen und dem Arbeitsraum des HZ. Über die Volumen-Druck-Kennlinie 132 des HZ berechnet sich der HZ-Druck pHz(t) 121. Denkbar ist auch ein Abgleich des HZ-Drucksignals des Drucksensors mit dem simulierten Signal 121. Diese Maßnahme dient der Diagnose eines Drucksensorausfalls, da über die Kennlinie 132 die Kolbenposition des HZ mit einem bestimmten Druck korreliert. Zur Diagnose kann man auch den Phasenstrom der Motors heranziehen. Verwendet man nur den HZ-Druck als Eingangssignal des Druckmodells so ist der Signalpfad 135 bis 121 nicht notwendig. Man erhält dann den HZ-Druck 121 direkt vom Drucksensor.
Über eine Summationsstelle erhält man den Differenzdruck 122, der über den Modellblock„hydraulische Ersatzinduktivität bzw. Leitungsinduktivität" 123, welcher für die Masse und/oder die Trägheit der Bremsflüssigkeit steht, und einen Integrator 126 zum Durchfluss Q führt. Der Signalblock 127 berücksichtigt den Strömungswiderstand des hydraulischen Pfades vom HZ über das Ventil durch die Bremsleitung bis hin zum Radzylinder. Der Modellparameter Ersatzströmungswiderstand R entspricht dem hyd- raulischen Widerstand des Pfads vom Kolben-Zylindersystem 14, HZ über das Schaltventil 17a, 17b, 17c, 17d bis zum Radzylinder der Radbremse bei laminaren Verhältnissen. Zusätzlich berücksichtigt der Signalblock 127 einen Parameter (kappa) der innerhalb des hydraulischen Pfades vom Kolben-Zylindersystem 14, HZ über das Schaltventil 17a, 17b, 17c, 17d bis zum Radzylinder der Radbremse eine Gewichtung der Strömungsverhältnisse laminar / turbulent darstellt. Über den zweiten Integrator 125 erhält man aus dem Druckfluss Q 126 das aktuelle Volumen am Rad 129 und daraus über die Volumen-Druck-Kennlinie des Radzylinders 130, welche die Kapazität bzw. die Steifheit des Radzylinders und der angeschlossenen Bremsleitungen beschreibt, den Druck am Rad 131. Des weiteren besteht die Möglichkeit im Druckmodell 103, (siehe Fig. 3) die in der Realität vorhandene Hysterese, u.a. aufgrund von Dichtungen usw., mit zu simulieren. Das erhöht die Schätzgenauigkeit des Druckmodells. Die verwen- deten Druck-Volumen-Kennlinien werden dabei statisch bei Fahrzeugstart adaptiert bzw. aufgenommen und als Funktion mit dem zugehörigen Funktionsparametern oder als Tabelle abgelegt.
In Figur 5 ist ein möglicher Signalflussplan der Softwarestruktur darge- stellt. Bezugszeichen 101 stellt dabei den Aktor pHz(t) = f(sK(t)) dar, welcher detailliert in Fig. l dargestellt ist. Die Sensorik des Aktors liefert den HZ-Druck 121 und den HZ-Kolbenweg 135 über die Auswertung eines Drehwinkelgebers. Weitere Sensorsignale, wie Fahrersolldruck, Pedalposition, Motorphasenströme, Batterieströme usw., sind hier nicht aufgeführt, können aber mit berücksichtigt werden.
Das Druckmodell 103 berechnet die aus den Signalen 121 und 135 die verschiedenen Radbremsendrücke 131 als Funktion des zeitlichen Druckverlaufs pHz(t) im HZ und/oder des DK-Kolbenweges sK(t), oder als Funktion von beiden, wobei pR(t) = f(pHZ) oder pR(t) = f(pHZ,sK)oder pR(t) = f(SK) gilt.
Über eine Adaption werden in Block 102 die Modellparameter des Druckmodells 103, wie z. B. Ersatzströmungswiderstand, Ersatzleitungsinduktivität und Druck-Volumen-Kennlinie bzw. Druck-Volumen-Kennlinie des Radzylinders und des HZ bzw. THZ, über die Temperatur, z.B. die Fahr- zeugumgebungstemperatur oder mittels der durch einen Temperatursensor an einem Magnetventil oder der temperaturproportionalen Widerstandsmessung des Magnetventils gemessene Temperatur, adaptiert. Die Adaptionsvorschift kann dabei während der Entwicklung des Systems in Temperaturversuchen ermittelt werden und hinterlegt werden. Auch die Parameter der oben erwähnten Hysteresesimulation können abhängig von der Temperatur adaptiert werden. Verschiedene Fahrzeugspezifische Parameter, wie z. B. Leitungslängen oder Ein- und Ausschaltzeit des Magnetventils, können bei Erstinbetriebnahme des Fahrzeugs gemessen oder aus einer Datei programmiert werden. Dazu sind entweder in einer Tabelle abhängig von der Temperatur die Modellparameter hinterlegt oder die Modellparameter errechnet und an das Modell weitergegeben. Sollten z.B. Veränderungen im Übergangsverhalten auftreten, ist es über die Adaption ebenfalls möglich, die Parameter des Modells anzupassen. Der Abgleich des Druckmodells und damit der Parameter des Druckmodells kann mehrmals hintereinander oder in kürzeren Zeitintervallen erfolgen, wenn das
Druckmodell von den tatsächlich gemessenen Werten abweicht. Das Druckmodell wird ständig mitgerechnet und ist besonders im Zusammenhang mit der Druckmodulation bei ESP/ABS 104 oder anderen übergeordneten Reglern sehr wichtig für die Genauigkeit der Druckstellung. Die Radzylinderdrücke pR(t) aus dem Druckmodell werden dem
ABS/ESP-Regler zugeleitet. Der ESP/ABS-Regler 104 und besonders die Drucksteuerung bzw. Druckregelung 106 sind auf Radbremsendrücke pR(t) als Regelgrößen angewiesen. Der ESP/ABS-Reger berechnet aufgrund der ABS/ESP-Sensorsignale wie Radgeschwindigkeiten, Querbeschleunigung, Gierrate usw. und der Radbremsendrücke pR(t) eine Radbremsen-Solldruck P soii(t). Alternativ kann der Radbremsen-Solldruck pRsoii(t) auch nur ein Differenzdruck sein oder in seinem Informationsgehalt um den Druckgradienten erweitert werden. Der Radbremsen-Solldruck wird selbstverständlich für jedes Rad individuell berechnet.
Um die Abläufe des Druckreglers 106 zu priorisieren ist dem Druckregler noch der Funktionsblock„Priorisierungeinrichtung" 105 vorgeschaltet, der aufgrund der verschiedener Signale die zur Bestimmung der Prioritäten 108, z.B. werden Radschupf, Parameter der Fahrzeugquerdynamik, Druckregelabweichung, usw., herangezogen werden, die Radauswahl 109 trifft. Die Radauswahl gibt dem Druckregler 106 vor, welchen Druck welcher Radbremse(n) er als nächstes einstellen muss. Zum Beispiel hat eine Druckabbauanforderung höher Priorität als ein geforderter Druckabbau an einem anderen Rad und wird deshalb zuerst ausgeführt. Auch ist es z.B. nicht gestattet an einem Rad zwei Druckaufbauten nacheinander durchzuführen ohne in der Zwischenzeit ein anderes Rad bedient zu haben. Die Priorisierung trifft zusätzlich die Entscheidung öb ein einzelnes Rad oder simultaner Druckaufbau bzw. Druckabbau erfolgen muss und wie viele Räder daran beteiligt sind. Als Kriterium für die Priorisierung gelten vorzugsweise Radgeschwindigkeit, Radbeschleunigung, Kurvenfahrt, μ-Sprung (positiver und negativer), μ-Split Fahrbahn und Zeitpunkt der Regelung. Wird z.B. beim ersten Regelzyklus an mehreren Rädern eine Überschreitung des Sollschlupfes oder eine Radbeschleunigungsschwelle festgestellt, so wird entsprechend der Anzahl der beteiligten Räder auf simultan oder teilsimultan geschaltet. Tritt während eines Druckabbaus eines Rades eine Überschreitung des Sollschlupfes mit höherer Radbeschleunigung, z.B. -5g, bei einem anderen Rad auf, so wird dieses teilsi- mulatan geregelt. Ist der Regelzyklus nahezu beendet findet keine Um- schaltung mehr statt. Die jeweiligen Sollwerte für Schlupf und Beschleunigung für simultan oder teilsimultan werden bei Kurvenfahrt im Sinne kleinerer Werte geändert, um die volle Stabilität zu erhalten. Bei höheren gleitzeitigen Radwiederbeschleunigungen z.B. infolge einer entsprechenden Reibwertänderung der Fahrbahn kann ebenfalls bei entsprechenden Schlupfwerten auf simultan oder teilsimultan umgeschaltet werden. D.h., bei allen Fällen in denen ein Gewinn von Bremsweg oder Fahrstabilität erzielbar ist bzw. vorliegt, erfolgt die Umschaltung auf simultan oder teilsimultan.
Die jeweiligen zeitlichen Abläufe, wie sie in Figur 2 und Figur 3 dargestellt sind, werden dann durch die Drucksteuerung bzw. -regelung 106 berechnet. Über abgespeicherte Druck-Volumen-Kennlinien wird hier unter Berücksichtigung der Hysterese der Radzylinder der geforderte
HZ-Kolbenweg berechnet. Ein idealerweise untergeordneter Positionsregler stellt dann über Steuersignale 11 den gewünschten Kolbenweg ein. Dazu werden die jeweiligen Schaltventile 17a, 17b, 17c, 17d in richtiger zeitlicher Abfolge angesteuert 110. Es ist durchaus vorsteiibar, dass das Druckmodeii 103 benutzt wird, um zukünftige Raddrücke zu schätzen. Dies kann besonders für die Drucksteuerung 106 wichtig sein, um die richtigen Ventilschaltzeitpunkte zu berechnen. Die ermittelten Werte können dabei in einem Speicher zwischengespeichert werden. Bezugszeichenliste :
1-9 Phasen im Regelzyklus
pHZ Hauptzylinderdruck
pR Radzylinderdruck
PRSOII Radzylinder-Solldruck
Pauf Druckaufbau
pab Druckabbau
p*ab Druckänderungsgeschwindigkeit bei Druckabbau
p*an Druckänderungsgeschwindigkeit bei Druckaufbau
sk HZ-Kolbenweg
s*k HZ-Kolbengeschwindigkeit
TE Einschwingzeit vor Ventilschließen
Tum Umschaltzeit vom Beginn Kolbenbewegung zum Öffnen des Ventils
TMUx Gesamte Zeit, um an einem oder mehreren Rädern den ge- wünschten Druck einzustellen
tv Verzugszeit zum Schließen des Magnetventils
a Übergangsverlauf im Druck-Zeitverhalten mit Einschwingzeit vor
Ventilschließen
b Übergangsverlauf im Druck-Zeitverhalten bei harten Ventil- schließen ohne Eihschwingzeit
V Magnetventil/Schaltventil
UMV Spannungsverlauf 2/2-Magnetventil
RL Strömungswiderstand in der Leitung vom HZ bzw. THZ zum
Magnetventil/Schaltventil
RV Strömungswiderstand im Magnetventil
RVR Verbindun.qsleitunq vom Magnetventil zum Radzvlinder
R RV + RVR + RL
10 EC-Motor
11 Spindel
12 Spindelrückstellung -
13 Drehwinkelgeber (Positionsgeber)
14 HZ bzw. THZ
15 Druckleitung vom Druckstangenkolben
16 Druckleitung vom Schwimmkolben 17a-17d 2/2-Magnetventile als Schaltventile
18a-18d Radzylinder
19 Druckgeber
101 Aktor Hardware im Elektronik und Sensorik
102 Softwarefunktionsblock„Berechnungsvorschrift bzw. Adaption
der Druckmodellparameter
103 Softwarefunktionsblock„ Druckmodell"
104 Softwarefunktionsblock„ABS/ASR/ESP-Regler"
105 Softwarefunktionsblock„Priorisierung"
106 Softwarefunktionsblock„Drucksteuerung bzw. -regelung"
107 Sensorsignale der ESP/ABS-Sensorik
108 Signale zur Bestimmung der Prioritäten
109 Signal zur Vorgabe der Radauswahl
110 Ansteuerung der Schaltventile
111 Ansteuerung Motor
112 Radsolldrücke pRs0ii(t)
121 Hauptzylinderdruck pHz(t)
122 Differenzdruck zur Bestimmung des Druckflusses
123 hydr. Leitungsinduktivität
124 dQ/dt
125 Integratoren
126 Durchfluss Q
127 Strömungswiderstand des Pfads vom Kolben-Zylindersystem (14, HZ) über das Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) bis zum Radzylinder 128 Druckabfall an 127
cn^uuei itis V U I U I I ICI I a Kau
130 Volumen-Druck-Kennlinie (Kapazität) des Radzylinders und der
zugehörigen Anschlussleitungen
131 Radzylinderdruck pR(t)
132 Volumen-Druck-Kennlinie (Kapazität) des Hauptbremszylinders
bei geschlossenen Schaltventilen
133 aktuelles Volumen im Hauptbremszylinder
134 Summationsblock
135 HZ-Kolbenweg sK(t)

Claims

Patentansprüche
Bremssystem mit einem Bremskraftverstärker, dessen Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ), insbesondere durch Übertragungsmittel, mechanisch oder hydraulisch von einem Elektromotor angetriebenen ist, wobei mindestens ein Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystems (14, HZ, THZ) über hydraulische Leitungen mit mindestens zwei Radbremsen in Verbindung ist, wobei jeweils einer Radbremse ein 2/2-Wege-Schaltventil (17a, 17b, 17c, 17d) zugeordnet ist und die hydraulischen Verbindungsleitungen zwischen den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) und dem Kolben-Zylindersystem (14, HZ) wahlweise getrennt oder gemeinsam mittels der
2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) verschließbar ist bzw. sind, so dass in den Radbremsen (18a, 18b, 18c, 18d) nacheinander im Sinne eines Multiplexverfahrens und/oder gleichzeitig ein Druck einregelbar ist, wobei der Elektromotor und die Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) von einer Regeleinrichtung angesteuert werden, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Regeleinrichtung mittels eines Druckmodells (103) den jeweiligen Druck ( pR(t) ) in den Radbremsen berechnet und die berechneten Druckwerte ( pR(t) ) zumindest einem ABS-/ESP-Regler (104) und einer Druckregeleinrichtung (106) übermittelt, wobei die Druckregeleinrichtung (106) zumindest die 2/2-Wege-Schaltventile (17a, 17b, 17c, 17d) sowie den Elektromotor ansteuert, und dass eine Priorisierungsein- richtung (105) zumindest anhand der von dem ABS-/ESP-Regler (104) übermittelten Daten eine Radauswahl vornimmt und diese der Druckregeleinrichtung (106) übermittelt.
Bremssystem nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass der ABS-/ESP-Regler (104) anhand von Sensorsignalen und dem vom Druckmodell (103) übermittelten Druckwerten ( pR(t) ) den Solldruck ( pRson(t) ) und/oder die Druckänderung ( dpRson(t) ) für die Räder bzw. Radbremsen ermittelt.
3. Bremssystem nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass ein Rechner (MCU), insbesondere mittels Software-Modulen, das Druckmodel, den ABS-/ESP-Regler und die Drucksteuerung abbildet und die jeweiligen Berechnungen durchführt.
4. Bremssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i h n e t , dass das Druckmodell (103) die Druckwerte ( pR(t) ) anhand des Drucks (PHZO ) im Arbeitsraum des Kolben-Zylindersystem (14, HZ, THZ), der Kolbenposition (sHz(t) ) oder anhand des Drucks (pHz(t) ) und der Kolbenposition (sHz(t) ) berechnet.
5. Bremssystem nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Regeleinrichtung die Druckmodellparameter anhand der ermittelten Temperatur im Bremssystem oder an bestimmten Stellen im Bremssystem, insbesondere in den Radbremsen, Hydraulikleitungen, 2/2- ege-Schaltventilen und/oder dem Kolben-Zylinder-System ermittelten Temperaturen, adaptiert.
6. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Priorisie- rungseinrichtung (105) die Priorisierung der Radauswahl anhand des
Kriteriums "optimaler Bremsweg" und/oder "Stabilität der Regelung" vornimmt.
7. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Priorisie- rungseinrichtung (105) bei einem gerade erfolgenden Druckabbau in einer oder mehreren Radbremsen nicht gleichzeitig einen Druckaufbau in einer oder mehreren Radbremsen zulässt und umgekehrt.
8. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Priorisie- rungseinrichtung (105) bei einem Radschlupf größer als die
Schlupfgrenzwert und/oder bei einer Radbeschleunigung oder Ver- zögerung von größer +/- 10g, vorzugsweise 5g bzw. -5g, auf simultanen oder teil-simultanen Druckaufbau bzw. Druckabbau schaltet.
9. Bremssystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass eine zweite Recheneinheit (MCU2) eine Plausibilitätsprüfung der Ein-, Ausgangsignale und/oder Zwischensignale des gesamten Regelkreises bzw. der Wirkkette Druckmodell (103), ABS/ESP-Regler (104), Priorisie- rungseinrichtung (105) und Drucksteuerung (106) durchführt.
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