WO2014195092A1 - Verfahren zur steuerung und regelung eines elektrohydraulischen bremssystems und bremssystem - Google Patents

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WO2014195092A1
WO2014195092A1 PCT/EP2014/059687 EP2014059687W WO2014195092A1 WO 2014195092 A1 WO2014195092 A1 WO 2014195092A1 EP 2014059687 W EP2014059687 W EP 2014059687W WO 2014195092 A1 WO2014195092 A1 WO 2014195092A1
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WO
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pressure
piston
pressure chamber
build
chamber
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PCT/EP2014/059687
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Georg Roll
Jürgen Böhm
Marco Besier
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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Publication date
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    • B60T8/00—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force
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    • B60T8/321—Arrangements for adjusting wheel-braking force to meet varying vehicular or ground-surface conditions, e.g. limiting or varying distribution of braking force responsive to a speed condition, e.g. acceleration or deceleration deceleration
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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
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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
    • B60T8/4081—Systems with stroke simulating devices for driver input

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and regulating an electrohydraulic brake system for motor vehicles comprising an electrically controllable Druck washerstel ⁇ treatment device, which comprises a cylinder-piston assembly with at least one in a hydraulic pressure chamber by an electromechanical actuator electromotively movable pressure piston, which for pressure build-up in a pressure buildup direction and is displaced for pressure reduction in the opposite direction Druckabbauraum, wherein a number of hydraulically actuated wheel brakes is provided, which in each case via an electrically actuated inlet valve with the hydraulic pressure chamber and an electrically operable outlet valve with a brake fluid reservoir can be connected, and wherein a form is determined and by the method the pressure piston is adjusted in the pressure chamber. It further relates to a corresponding brake system.
  • Piston in this configuration causes only a small Druckmodu ⁇ lation.
  • a corresponding device should be provided.
  • this object is achieved in that the pressure piston is not moved during a control process, in particular ABS, or only moved in the pressure build-up direction.
  • the invention is based on the consideration that it is enormous important for the reliable performance of a control process that always the required, in particular the highest, pressure requirement can be served. Because only then can in a regulatory process such as a
  • ABS braking to ensure that the wheels are braked precisely and purposefully in the vehicle and a stable and safe driving dynamic situation is realized.
  • the pressure piston is moved to reduce pressure, due to its inertia, the corresponding pressures can not be set fast enough and / or not precise enough due to unwanted fluctuations.
  • this pressure requirement can be met by the pressure piston either exclusively holding its position during a control operation, while maintaining the pressure in the pressure chamber, or moving to build up the pressure.
  • the pressure piston is therefore not moved or moved in the opposite direction and thus used for pressure reduction. This prevents the pressure in the pressure chamber from dropping sharply as a result of such a retraction, and then at a new request for printing the necessary pressure can not be built fast enough or unwanted pressure ⁇ fluctuations occur, so that the control process can not be performed precisely enough.
  • Pressure medium reservoir drains. As soon as enough pressure medium has flowed off, the outlet valve is closed again.
  • the actuator advantageously comprises an electric motor, the rotational movement of a motor shaft in a
  • first direction of rotation of the pressure piston is displaced to build up pressure in the pressure build-up direction and a second direction of rotation opposite to the pressure build-up direction for pressure reduction.
  • first direction of rotation for example positive rotational speeds and the second rotational direction are assigned to negative rotational speeds of the motor shaft, ie, rotations in the first direction of rotation always have positive speeds.
  • the admission pressure set in the pressure chamber is always chosen such that it corresponds in each case to the largest desired wheel pressure of the wheel brakes. This ensures that this pressure is available, as it were, instantaneously for one or more brakes and that there are no delays caused by pressure build-up.
  • the pressure piston is opposite to the pressure build-up direction for sucking pressure medium advantageously only proceed when a suction condition is met.
  • the reason why a suction process may be necessary in the described method, is that the pressure medium supply always decreases in the process of the invention, the pressure medium supply during the control process in comparison to processes in which also during a control process for pressure reduction of the pressure piston is moved and therefore can be exhausted faster. If no more pressure medium in the pressure chamber available, no pressure can be built more in one or more Radniken more. To make this possible again, the pressure chamber must be refilled.
  • the suction condition is advantageously met when the pressure medium volume of the pressure medium in
  • Pressure chamber falls below a predetermined minimum setpoint. This means that if this minimum setpoint is undershot, a suction process is performed in each case, so that again enough pressure medium for subsequent pressure buildup is available.
  • the suction condition can preferably also be fulfilled when the pressure medium volume of the pressure medium in the pressure chamber falls below a predetermined minimum limit and within a predetermined period of time no pressure build-up exceeding a predetermined pressure value is expected. That is, the hard limit given by the minimum setpoint has not yet been reached. But the pressure medium supply is already so low, so that already at this time the stock is filled as a precaution, unless large pressure build-up is expected. This can be realized, for example, in such a way that it is attempted to recognize the driving-dynamic phase of the braking maneuver and to carry out a prognosis or extrapolation on the basis of empirical values or predefined values.
  • condition that a minimum volume is undershot corresponds to the condition or can also be formulated as a condition that a given piston travel is exceeded in the pressure build-up direction.
  • the above-mentioned object is achieved by providing an electronic control unit (ECU) which carries out a method according to one of the preceding claims.
  • the method can advantageously be present as an executable on the control unit and computer program. That is, the program contains instructions for carrying out the described method.
  • the advantages of the invention are, in particular, that a control process can run reliably and very close to the required pressure curve by limiting the piston movement to the holding of the pressure in the pressure chamber or the pressure build-up, whereby a particularly safe control of the vehicle is made possible in these situations.
  • FIG. 1 an electro-hydraulic brake system with a
  • Control unit for carrying out the method in a preferred embodiment
  • FIG. 2 a diagram with time curves of brake pressures and engine speeds.
  • An in FIG. 1 illustrated active or electro-hydraulic brake system 2 comprises a pressure supply device 8, which comprises an electromechanical actuator 14. This includes an electric motor 20 and a gear 26 and shifts the pressure buildup a pressure piston 32 in a hydraulic pressure chamber 38 in pressure build-up direction 44.
  • a cylinder-piston assembly 40 is realized.
  • the pressure piston 32 moves from a rest position 50 into a pressure position 56, whereby a defined volume of pressure medium from the pressure chamber 38 via a line 62, an open separating valve 68 and another line 74 is pushed into a wheel circle 80, where it passes through an initially opened inlet valve 88 in a brake line 94 and further in a wheel brake 100 is moved.
  • a brake pressure is generated in the wheel brake 100.
  • FIG. 1 only one wheel circle 80 is shown.
  • four wheel circuits 80 are provided, which are each connected via a separating valve 68 to the pressure chamber 38.
  • An electronic control unit 142 is used to control the components described above.
  • a brake pressure reduction can be carried out by the pressure piston 32 again in the direction of its rest position 50, that is opposite to the Druckauf ⁇ construction direction 44, moved or retracted.
  • a quick brake pressure reduction as required in the case of ABS control, but also, as proposed here, via the operation of the intake valve 88 and an exhaust valve 106 is possible, which is connected in a discharge line 112 through which the wheel brake 80 and the brake 100 with a
  • Brake fluid reservoir 118 and reservoir is connected.
  • the inlet valve 88 is closed and the outlet valve 106 is opened for a certain time.
  • brake fluid or pressure fluid flows out of the wheel brake 100 via the brake line 94 through the outlet valve 106 and via the discharge line 112 into the brake fluid reservoir 118.
  • This pressure reduction measure makes sense if the pressure chamber or the pressure chamber 38 serves several wheel circles in parallel. So that the pressure in a wheel circle in normal operation is never higher than the pressure in the admission pressure chamber or the pressure chamber 38, a check valve 124 is connected in parallel with the inlet valve 88. In a branched off from the line 62 line 130, a check valve 136 is connected.
  • the pressure chamber 38 for safety reasons more, in particular slaughternikig, executed with several pressure chambers, the pressure chambers the wheel circuits or brake circuits can be assigned diagonally or axle wise (black and white). In this case, multiple isolation valves 68 would be used (one for each brake circuit).
  • the inventive process is performed on the control and Re ⁇ gel unit 142 and in a preferred management ⁇ form on the basis of in FIG. 2 illustrated waveforms explained. In this case, the time t is plotted on an x-axis 150 and the pressure P is plotted on a y-axis 152.
  • the driver generates during a braking operation by his brake operation (for example by pressing a brake pedal) a pressure request, which is represented by a pressure request signal 200.
  • the highest pressure ⁇ request of all wheels is represented by a maximum pressure request signal 206. Since no higher than this pressure in the overall system is required, exactly this pressure can be set in the pressure chamber 38.
  • the wheel brake 100 which requires exactly this pressure (this brakes the wheel with the highest pressure requirement) can remain connected directly to the pressure chamber 38 without activation of the associated intake valve 88. Since the pressure contour of the maximum pressure request signal 206 is very sharp (this follows from the fact that the ABS must react very quickly with pressure reduction for precise control), it is almost impossible to modulate so accurately with an electric motor drive.
  • Pressure reduction process by means of the electric motor is also shown in FIG. 2 shown.
  • the time is plotted on an x-axis 156 and the engine speed N is plotted on a y-axis 158.
  • An engine speed signal 224 represents the engine speed of the engine
  • Electric motor 20 as a function of time.
  • negative speeds N are required, which are represented by a dashed signal section 236.
  • the switching over or reversing of the direction of rotation of the electric motor 20 requires a certain finite reversing time, which, inter alia, also produces the undesirable undershoots discussed above in the course of the pressure.
  • the method according to the invention which comprises a control strategy for the brake system 2
  • these disadvantages are eliminated. It is therefore intended, during a control, in particular an ABS control, never to allow the pressure piston 32 to move in the opposite direction to the pressure buildup direction 44.
  • the pressure chamber 38 thus takes place only an active pressure build-up or holding the pressure by the electric motor 20.
  • only nominal speeds N So n are permitted which are greater than or equal to zero rpm (revolutions per minute).
  • the pressure drops required in the brake circuits or wheel circuits 80 in the event of detected wheel block inclinations are then effected via the valve pair 88/106 assigned to the wheel. If the electric motor 20 can not negotiate negative rotational speeds during this time (as in the signal section 236), the admission pressure will now remain at a constant level previously reached at time 218. This results in a pressure curve 242.
  • the pressure chamber 38 has a hydrodynamically stiff behavior: even the removal of a very small volume of liquid essentially causes a collapse of the admission pressure or a lowering to a lower admission pressure level. Due to this fact, despite the pressure difference to the pressure chamber 38, the wheel circuit 80 can be hydraulically connected or short-circuited by opening the inlet valve 88 without hesitation. Namely, an automatic pressure equalization of the pressure in the pressure chamber 38 to the pressure of the activated wheel circuit 80. In order to achieve the desired pressure in the wheel 80 between the time 248 and a time 254, even a method of the plunger 32 in

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung eines elektrohydraulischen Bremssystems (2) für Kraftfahrzeuge umfassend eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (8), welche umfasst eine Zylinder-Kolbenanordnung (40) mit zumindest einem in einem hydraulischen Druckraum (38) durch einen elektromechanischen Aktuator (14) elektromotorisch verfahrbaren Druckkolben (32), welcher zum Druckaufbau in einer Druckaufbaurichtung (44) und zum Druckabbau in entgegengesetzter Druckabbaurichtung (44) verschoben wird, wobei eine Anzahl hydraulisch betätigbarer Radbremsen (100) vorgesehen ist, welche jeweils über ein zugeordnetes elektrisch betätigbares Einlassventil (88) mit dem hydraulischen Druckraum (38) und über ein zugeordnetes elektrisch betätigbares Auslassventil (106) mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter (118) verbindbar sind, wobei ein Vordruck bestimmt wird und durch das Verfahren des Druckkolbens (32) im Druckraum (38) eingestellt wird, soll zuverlässig und präzise den jeweils geforderten Anforderungsdruck liefern. Dazu ist vorgesehen, dass der Druckkolben (32) während eines Regelungsvorganges, insbesondere ABS, nicht verfahren oder nur in Druckaufbaurichtung (44) verfahren wird. Weiterhin betrifft die Erfindung ein elektrohydraulisches Bremssystem (2) mit einer elektronischen Steuer- und Regeleinheit (142) worin das Verfahren ausgeführt wird.

Description

Verfahren zur Steuerung und Regelung eines elektrohydraulischen BremsSystems und BremsSystem
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung und Regelung eines elektrohydraulischen Bremssystems für Kraftfahrzeuge umfassend eine elektrisch steuerbare Druckbereitstel¬ lungseinrichtung, welche umfasst eine Zylinder-Kolbenanordnung mit zumindest einem in einem hydraulischen Druckraum durch einen elektromechanischen Aktuator elektromotorisch verfahrbaren Druckkolben, welcher zum Druckaufbau in einer Druckaufbaurichtung und zum Druckabbau in entgegengesetzter Druckabbaurichtung verschoben wird, wobei eine Anzahl hydraulisch betätigbarer Radbremsen vorgesehen ist, welche jeweils über ein elektrisch betätigbares Einlassventil mit dem hydraulischen Druckraum und über ein elektrisch betätigbares Auslassventil mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter verbindbar sind, und wobei ein Vordruck bestimmt wird und durch das Verfahren des Druckkolbens im Druckraum eingestellt wird. Sie betrifft weiterhin ein entsprechendes Bremssystem.
Automatische Regelsysteme wie ABS, ESP, TCS sind aus modernen Kraftfahrzeugen nicht mehr wegzudenken und erhöhen die Sicherheit der Fahrzeuginsassen in hohem Maße. Sie greifen in der Regel dann ein, wenn eine instabile fahrdynamische Situation detektiert wird (Durchdrehen der Räder, Schleudern etc.) und überführen das Fahrzeug durch gezieltes Abbremsen und Freigeben einzelner Räder wieder in einen stabilen fahrdynamischen Zustand. Während bei konventionellen hydraulischen Bremssystemen, bei denen der gesamte Bremsdruck vom Fahrer durch Muskelkraft aufgebracht werden muss, diese Regelsysteme nur gezielt
Bremsdruck verringern können und selbständig keinen höheren als den Fahrerdruck erzeugen können, sind aktive, insbesondere elektrohydraulische, Bremssysteme dafür ausgelegt, dass vom System her auch Druck selbständig bzw. aktiv erzeugt bzw. aufgebaut werden kann. Bei Regelungsvorgängen wird dabei ein Vordruck aufgebaut.
Vordruck bezeichnet hierbei den Druck im hydraulischen
Druckraum, in dem der Druckkolben verschoben wird. Aus der DE 10 2011 076 675 AI ist ein Verfahren zur Regelung eines aktiven Bremssystem bekannt, das einen geeigneten Vordruck für eine Vielzahl denkbarer Situationen ermittelt, die sich aus einer laufenden Fahrerbremsung bzw. aktiven Regelfunktionen im Komfort- und Sicherheitsbereich ergeben.
In der DE 10 2011 077 329 AI wird darüber hinaus beschrieben, wie eine deutliche Komfortverbesserung speziell im Falle einer laufenden ABS-Regelung erzielt werden kann, indem der Vordruck auf das absolute Minimum beschränkt wird, das jeweils durch die höchste Druckanforderung aller ABS-geregelten Radkreise vorgegeben ist. Der Druck im Vordruckraum wird dazu genau auf das jeweils höchste geforderte Druckniveau gefahren. Der Vorteil dieser Strategie besteht darin, dass nun das Rad mit dem jeweils höchsten Vordruck direkt an den Vordruckraum angeschlossen ist, sein Druck wird also ohne Betätigung des entsprechenden Einlassventils geregelt. Damit ist mit dem mechanisch steifen Vordruckraum mindestens eine Radbremse direkt verbunden. Dieser „weiche" bzw. hydraulisch elastische Verbraucher führt dazu, dass der Druck im Vordruckraum gut eingeregelt werden kann. Dies ist der Fall, da das Verfahren des Kolbens um einen kleinen
Kolbenweg in dieser Konfiguration auch nur eine kleine Druckmodu¬ lation bewirkt.
Wenn dagegen die Einlassventile aller Radkreise geschlossen sind, lässt sich in dem steifen Vordruckraum nur schwer ein gewünschter Druck einstellen. Ein leichtes Rückfahren des Kolbens lässt den Druck dann nämlich sofort auf null absinken. Ein Vorfahren des Kolbens in Richtung Druckaufbau bewirkt anders herum einen großen Druckgradienten: einige Millimeter Verfahrweg können ausreichen, um den Vordruck zwischen 0 bar und einem Maximaldruck von beispielsweise 200 bar zu variieren. Beim Einstellen einer zu hohen Kreisverstärkung für den Druckregler kann es dabei zu Instabilitäten der gesamten Regelstrecke und damit zu starken Schwingungen im Vordruck kommen.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, das zuverlässig und präzise den jeweils geforderten Anforderungsdruck liefert. Zudem soll eine entsprechende Vorrichtung bereitgestellt werden.
In Bezug auf das Verfahren wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Druckkolben während eines Regelungsvorganges, insbesondere ABS, nicht verfahren oder nur in Druckaufbaurichtung verfahren wird .
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass es für die zuverlässige Durchführung eines Regelungsvorganges immens wichtig ist, dass stets die geforderte, insbesondere die höchste, Druckanforderung bedient werden kann. Denn nur dann kann bei einem Regelungsvorgang wie beispielsweise einem
ABS-Bremsvorgang sichergestellt werden, dass bei dem Fahrzeug präzise und zielgerichtet die Räder abgebremst werden und eine stabile und ungefährliche fahrdynamische Situation realisiert wird. Bei Regelungsvorgängen, bei denen der Druckkolben zum Druckabbau verfahren wird, können aufgrund seiner Trägheit die entsprechenden Drücke nicht schnell genug und/oder aufgrund unerwünschter Schwankungen nicht präzise genug eingestellt werden .
Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich dieser Druckanforderung genügen, indem der Druckkolben während eines Regelvorganges ausschließlich entweder seine Stellung hält, wobei er den Druck in der Druckkammer aufrechterhält, oder sich zum Druckaufbau bewegt. Der Druckkolben wird also nicht in die entgegengesetzte Richtung verfahren bzw. verschoben und damit zum Druckabbau genutzt. Dadurch wird verhindert, dass durch ein derartiges Zurückfahren der Druck in dem Druckraum stark absinkt und dann bei einer erneuten Druckanforderung der nötige Druck nicht schnell genug aufgebaut werden kann oder unerwünschte Druck¬ schwankungen auftreten, so dass der Regelungsvorgang nicht präzise genug ausgeführt werden kann.
Es ist aus den oben genannten Gründen für die Güte der Vordruckregelung förderlich, zu jedem Zeitpunkt wenigstens einen offenen Radkreis bzw. Bremskreis mit dem Vordruckraum bzw. Druckraum zu verbinden. Um dies vollständig zu realisieren, müsste der Vorderruck so eingestellt werden, wie es das ABS des Hochdruckrades, also des Rades, für das der höchste Bremsdruck benötigt wird, fordert. Insbesondere beim Raddruckabbau im Falle einer erkannten Radblockierneigung muss aber eine möglichst schnelle und präzise Druckabbaumodulation erfolgen, die der Druckkolben aufgrund der hohen trägen Massen des gesamten
Motorantriebs nicht schnell und präzise genug umsetzen kann. Um die für präzisen Druckabbau hierfür erforderliche Dynamik zu erreichen, müsste eine extrem aufwändige Motortechnik zum Einsatz kommen, die aus Kostengründen und der mangelnden Ro- bustheit nicht zweckmäßig wäre.
Vorteilhafterweise erfolgt daher während eines Regelvorganges der Druckabbau in einer Radbremse ausschließlich durch Schließen des zugeordneten Einlassventils und Öffnen des zugeordneten Auslassventils. Durch das Schließen des Einlassventils wird verhindert, dass Druckmittel aus dem Druckraum nachströmt, während aus der Radbremse das Druckmittel durch das geöffnete Auslassventil in den Bremsflüssigkeitsbehälter bzw. das
Druckmittelreservoir abfließt. Sobald genügend Druckmittel abgeflossen ist, wird das Auslassventil wieder geschlossen.
Der Aktuator umfasst vorteilhafterweise einen Elektromotor, der eine rotatorische Bewegung einer Motorwelle in eine
translatorische Bewegung des Druckkolbens umwandelt, wobei bei einer ersten Drehrichtung der Druckkolben zum Druckaufbau in Druckaufbaurichtung und bei einer zweite Drehrichtung zum Druckabbau entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung verschoben wird. Dabei können der ersten Drehrichtung beispielsweise positive Drehzahlen und der zweiten Drehrichtung negative Drehzahlen der Motorwelle zugeordnet werden, d. h., Drehungen in der ersten Drehrichtung haben immer positive Drehzahlen. Die Bedingung, dass der Druckkolben stets nicht oder nur in
Druckaufbaurichtung geschoben bzw. verfahren werden soll, lässt sich in diesem Fall so formulieren, dass nur Drehzahlen größer oder gleich Null zugelassen werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird während eines Re- gelvorganges der im Druckraum eingestellte Vordruck immer derart gewählt, dass er jeweils dem größten Rad-Solldruck der Radbremsen entspricht. Dadurch wird sichergestellt, dass dieser Druck gewissermaßen instantan für eine oder mehrere Bremsen zur Verfügung steht und keine Verzögerungen durch noch notwendiges Druckaufbauen entstehen.
Der Druckkolbens wird entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung zum Ansaugen von Druckmittel vorteilhafterweise ausschließlich dann verfahren, wenn eine Saugbedingung erfüllt ist. Der Grund, weshalb bei dem geschilderten Verfahren ein Saugvorgang notwendig werden kann, ist, dass sich der Druckmittelvorrat im Vergleich zu Verfahren, bei denen auch während eines Regelvorganges zum Druckabbau der Druckkolben bewegt wird, beim erfindungsgemäßen Verfahren der Druckmittelvorrat während der Regelvorgangs stets abnimmt und daher schneller erschöpft sein kann. Ist kein Druckmittel mehr im Druckraum vorhanden, kann auch kein Druck mehr in einem oder mehreren Radkreisen mehr aufgebaut werden. Damit dies wieder möglich wird, muss der Druckraum wieder gefüllt werden. Die Saugbedingung ist vorteilhafterweise dann erfüllt, wenn das Druckmittelvolumen des Druckmittels im
Druckraum einen vorgegebenen Mindestsollwert unterschreitet. Das heißt, wenn dieser Mindestsollwert unterschritten wird, wird in jedem Fall ein Saugvorgang durchgeführt, damit wieder genug Druckmittel für nachfolgende Druckaufbauten zur Verfügung steht.
Die Saugbedingung kann vorzugsweise auch dann erfüllt sein, wenn das Druckmittelvolumen des Druckmittels im Druckraum einen vorgegebenen Mindestgrenzwert unterschreitet und innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne kein Druckaufbau, der einen vorgegebenen Druckwert überschreitet, erwartet wird. Das heißt, die harte Grenze, die durch den Mindestsollwert gegeben ist, ist zwar noch nicht erreicht. Der Druckmittelvorrat ist aber schon derart gering, so dass bereits zu diesem Zeitpunkt der Vorrat vorsorglich aufgefüllt wird, sofern keine großen Druckaufbauten erwartet werden. Dies kann beispielsweise so realisiert werden, dass versucht wird, die fahrdynamische Phase des Bremsmanövers zu erkennen und aufgrund von Erfahrungswerten oder vorgegebenen Werten eine Prognose bzw. Extrapolation durchzuführen. Ein
Saugvorgang dauert ca. 200-300 ms, so dass dies auch ungefähr dem Zeitraum entspricht, über den eine Prognose erstellt werden muss . Wird doch unerwarteter Weise ein hoher Druckaufbau notwendig, wird werden die Drehrichtung des Motors und damit die
Verfahrrichtung des Kolbens wieder reversiert und Druck wird aufgebaut .
Die Bedingung, dass ein Mindestvolumen unterschritten wird entspricht dabei der Bedingung bzw. kann auch als Bedingung formuliert werden, dass ein vorgegebener Kolbenweg in Druckaufbaurichtung überschritten wird.
In Bezug auf das Bremssystem wird die oben genannte Aufgabe dadurch gelöst, dass eine elektronischen Steuer- und Regel- einheit (ECU) vorgesehen ist, die ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche ausführt. Das Verfahren kann dabei vorteilhafterweise als ein auf der Steuer- und Regeleinheit ausführbares Computerprogramm vorliegen . Das heißt, das Programm enthält Anweisungen zur Durchführung des geschilderten Ver- fahrens .
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die Begrenzung der Kolbenbewegung auf das Halten des Druckes im Druckraum oder den Druckaufbau ein Regelungsvorgang zuverlässig und sehr nahe an dem verlangten Druckverlauf verlaufen kann, wodurch eine besonders sichere Kontrolle des Fahrzeuges in diesen Situationen ermöglicht wird. Dadurch, dass der Druckabbau ausschließlich durch das Ansteuern von Ventilen durchgeführt wird, wird der Verschleiß der Kom¬ ponenten des Aktuators gering gehalten, da der Motor kein schnelles Umkehren bzw. Reversieren der Motorachse durchführen muss. Auch der Verschleiß der Komponenten der Zylinder-Kolbenanordnung wird gering gehalten, da schnelle Umkehrbewegungen des Kolbens während eines Regelvorganges nicht notwendig sind.
Durch die Durchführung eines Saugzyklus, wenn die Erschöpfung des Druckmittelvorrates im Druckraum droht, wird sichergestellt, dass bei zukünftigen Druckanforderungen wieder Druck in wenigstens einem der Radbremskreise aufgebaut werden kann.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung :
FIG. 1 ein elektrohydraulisches Bremssystem mit einer
Steuer- und Regeleinheit zur Durchführung des Verfahrens in einer bevorzugten Ausführungsform, und
FIG. 2 ein Diagramm mit zeitlichen Verläufen von Bremsdrücken und Motordrehzahlen.
Ein in FIG. 1 dargestelltes aktives bzw. elektrohydraulisches Bremssystem 2 umfasst eine Druckbereitstellungseinrichtung 8, welche einen elektromechanischen Aktuator 14 umfasst. Dieser umfasst einen Elektromotor 20 und ein Getriebe 26 und verschiebt zum Druckaufbau einen Druckkolben 32 in einen hydraulischen Druckraum 38 in Druckaufbaurichtung 44. Durch den Druckkolben 32 und den Druckraum 38 ist eine Zylinder-Kolbenanordnung 40 realisiert. Der Druckkolben 32 fährt dabei von einer Ruheposition 50 in eine Druckposition 56, wodurch ein definiertes Druckmittelvolumen aus dem Druckraum 38 über eine Leitung 62, ein geöffnetes Trennventil 68 und eine weitere Leitung 74 in einen Radkreis 80 geschoben wird, wo sie durch ein zunächst geöffnetes Einlassventil 88 in eine Bremsleitung 94 und weiter in eine Rad- bremse 100 verschoben wird. Damit wird in der Radbremse 100 ein Bremsdruck erzeugt. In der FIG. 1 ist nur ein Radkreis 80 dargestellt. Bei einem Kraftfahrzeug sind gewöhnlich vier Radkreise 80 vorgesehen, die jeweils über ein Trennventil 68 mit dem Druckraum 38 verbindbar sind. Eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 142 dient zur Ansteuerung der oben beschriebenen Komponenten .
Ein Bremsdruckabbau, wie er in bekannten Systemen durchgeführt wird, kann erfolgen, indem der Druckkolben 32 wieder in Richtung seiner Ruheposition 50, also entgegengesetzt zur Druckauf¬ baurichtung 44, verschoben bzw. zurückgefahren wird. Ein schneller Bremsdruckabbau, wie er im Falle einer ABS-Regelung benötigt wird, ist aber auch, wie hier vorgeschlagen, über die Betätigung des Einlassventils 88 und eines Auslassventils 106 möglich, welches in eine Abfuhrleitung 112 geschaltet ist, durch die der Radbremskreis 80 bzw. die Bremse 100 mit einem
Bremsflüssigkeitsbehälter 118 bzw. Reservoir verbunden ist. Zum Abbau des Bremsdruckes wird das Einlassventil 88 geschlossen und das Auslassventil 106 für eine bestimmte Zeit geöffnet. Dadurch strömt Bremsflüssigkeit bzw. Druckmittel aus der Radbremse 100 über die Bremsleitung 94 durch das Auslassventil 106 und über die Abfuhrleitung 112 in den Bremsflüssigkeitsbehälter 118. Diese Maßnahme des Druckabbaus ist dann sinnvoll, wenn die Druckkammer bzw. der Druckraum 38 mehrere Radkreise parallel bedient. Damit der Druck in einem Radkreis im Normalbetrieb nie höher ist als der Druck in der Vordruckkammer bzw. dem Druckraum 38, ist ein Rückschlagventil 124 zum Einlassventil 88 parallel geschaltet. In eine von der Leitung 62 abzweigende Leitung 130 ist ein Rückschlagventil 136 geschaltet.
In alternativer Ausgestaltung des Bremssystems 2 kann der Druckraum 38 aus Sicherheitsgründen mehr-, insbesondere zweikreisig, ausgeführt sein mit mehreren Druckkammern, wobei die Druckkammern den Radkreisen bzw. Bremskreisen diagonal oder achsweise (Schwarz-weiß) zugeordnet sein können. In diesem Fall würden mehrere Trennventile 68 verwendet werden (eines für jeden Bremskreis) . Das erfindungsgemäße Verfahren wird auf der Steuer- und Re¬ geleinheit 142 ausgeführt und wird in einer bevorzugten Aus¬ führungsform anhand der in FIG. 2 dargestellten Signalverläufe erläutert. Dabei ist auf einer x-Achse 150 die Zeit t und auf einer y-Achse 152 der Druck P aufgetragen.
Der Fahrer erzeugt während eines Bremsvorganges durch seine Bremsbetätigung (beispielsweise durch Drücken eines Brems- pedals) eine Druckanforderung, welche durch ein Druckanforderungssignal 200 repräsentiert wird. Die höchste Druck¬ anforderung aller Räder ist durch ein Maximaldruckanforderungssignal 206 dargestellt. Da kein höherer als dieser Druck im Gesamtsystem benötigt wird, kann exakt dieser Druck in dem Druckraum 38 eingestellt werden. Die Radbremse 100, die genau diesen Druck benötigt (diese bremst das Rad mit der höchsten Druckanforderung) kann direkt und ohne Aktivierung des zugehörigen Einlassventils 88 mit dem Druckraum 38 verbunden bleiben. Da die Druckkontur des Maximaldruckanforderungssignals 206 sehr scharf ist (dies ergibt sich daraus, dass das ABS zur präzisen Regelung sehr schnell mit Druckabbau reagieren muss) , ist es nahezu unmöglich, mit einem elektromotorischen Antrieb derart exakt zu modulieren. In realen Bremssystemen würde sich in etwa der Verlauf eines Modulationssignals 212 ergeben. Dieser weist einen zeitlichen Verzug gegenüber dem gewünschten Maximaldruckanforderungssignal 206 auf. Zudem ist er durch ein Einschwingverhalten gekennzeichnet, was nach einem starken Druckabbau zu einem Unter- schwingen führt (z. B. kurz nach einem Zeitpunkt 218), so dass also zu viel Druck abgebaut wird und zu schwach gebremst wird. Im Falle eines starken Unterschwingens wird unter Umständen Bremsflüssigkeit aus den Bremskreisen gezogen, deren Einlassventile 88 geschlossen sind, indem das jeweilige Rück- schlagventil 124 öffnet. Wenn anschließend der Druck wieder auf den gewollten Wert einschwingt, kann der Druckaufbau aber nicht in diese Bremskreise gelangen, da ihre Einlassventile 88 ge¬ schlossen sind und die Rückschlagventile 124 in dieser Richtung sperren. Damit kann durch das Unterschwingen im Vordruckverlauf das Druckniveau in eigentlich abgetrennten und nicht zu modulie¬ renden Radkreisen 80 ungewollt verringert werden, was zu einem ungewollten und mitunter gefährlichen Verlust an Bremswirkung führen würde .
Bei der Modulation des Drucks in dem Druckraum 38 gilt grundsätzlich, dass ein Druckaufbau dadurch erzielt wird, dass der Druckkolben 32 in Druckaufbaurichtung 44 (in FIG. 1 nach links) verfahren wird. Dies wird im vorliegenden Aus¬ führungsbeispiel mit positiven Drehzahlen N des Elektromotors 20 erreicht. Für den Druckabbau mit Hilfe des Elektromotors 20 muss dieser in Gegenrichtung, also mit negativen Drehzahlen N laufen, damit der Druckkolben 32 entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung 44 verfahren wird (in FIG. 1 nach rechts) . Ein derartiger
Druckabbauvorgang mit Hilfe des Elektromotors ist auch in der FIG. 2 dargestellt. Dabei ist auf einer x-Achse 156 die Zeit und auf einer y-Achse 158 die Motordrehzahl N aufgetragen. Ein Motordrehzahlsignal 224 stellt die Motordrehzahl des
Elektromotors 20 als Funktion der Zeit dar. Um den Druck gemäß der ABS-Anforderung nach einem Zeitpunkt 218 zu reduzieren, werden negative Drehzahlen N benötigt, welche durch einen gestrichelten Signalabschnitt 236 dargestellt sind. Das Um- schalten bzw. Reversieren der Drehrichtung des Elektromotors 20 benötigt aber eine gewisse endliche Reversierzeit , durch die u.a. auch die oben diskutierten unerwünschten Unterschwinger im Druckverlauf entstehen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches eine Regelstrategie für das Bremssystem 2 umfasst, werden diese Nachteile behoben. Es ist daher vorgesehen, während einer Regelung, insbesondere einer ABS-Regelung, nie zuzulassen, dass der Druckkolben 32 sich entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung 44 bewegt. Hinsichtlich des Elektromotors 20 bedeutet dies, dass während des Rege¬ lungsvorganges keine negativen Drehzahlen erlaubt bzw. eingestellt werden, d. h., der Elektromotor 20 dreht ausschließlich in positiver Richtung (Druckaufbau) oder steht still (Druck- halten) . Im Druckraum 38 erfolgt somit immer nur ein aktiver Druckaufbau oder ein Halten des Drucks durch den Elektromotor 20. Dies wird erreicht, indem zur Einstellung des angeforderten Druckes in der Druckkammer 38 eine Begrenzung der Solldrehzahl des Elektromotors 20 vorgesehen wird. Im konkreten Fall werden nur Solldrehzahlen NSon zugelassen, die größer oder gleich Null U/min (Umdrehungen pro Minute) sind. Die in den Bremskreisen bzw. Radkreisen 80 erforderlichen Druckabbauten im Falle von erkannten Radblockierneigungen werden dann über das dem Rad zugeordnete Ventilpaar 88/106 bewirkt. Wenn der Elektromotor 20 in dieser Zeit keine negativen Drehzahlen verfahren kann (wie im Signalabschnitt 236), bleibt der Vordruck jetzt auf einem konstanten Niveau stehen, das zuvor zum Zeitpunkt 218 erreicht wurde. Damit ergibt sich ein Druckverlauf 242.
Es ist nun noch zu beachten was passiert, wenn die jeweilige Radbremse 100 nach dem ventilgesteuerten Druckabbauwieder mit dem Druckraum 38 verbunden wird. Dieser liegt dann ja auf einem höheren bzw. zu hohen Niveau, so dass ein ungewollter Drucksprung im Radkreis 80 zu einem Zeitpunkt 248 zu erwarten wäre. Ein derartiger Drucksprung tritt allerdings aufgrund der hydrau¬ lischen Gegebenheiten des Bremssystems 2 nicht ein. Der Druckraum 38 weist nämlich ein hydrodynamisch steifes Verhalten auf: bereits die Entnahme eines sehr kleinen Flüssigkeitsvolumens bewirkt im Wesentlichen einen Zusammenbruch des Vordruckes bzw. ein Absenken auf ein niedrigeres Vordruckniveau. Auf Grund dieser Tatsache kann der Radkreis 80 trotz der Druckdifferenz zum Druckraum 38 bedenkenlos durch Öffnen des Einlassventils 88 mit diesem hydraulisch verbunden bzw. kurzgeschlossen werden. Es erfolgt nämlich gewissermaßen ein automatischer Druckangleich des Drucks im Druckraum 38 an den Druck des zugeschalteten Radkreises 80. Um den im Radkreis 80 gewünschten Druckaufbau zwischen dem Zeitpunkt 248 und einem Zeitpunkt 254 zu erreichen, wird sogar wieder ein Verfahren des Druckkolbens 32 in
Druckaufbaurichtung 44 und damit ein Drehen des Elektromotors 20 mit positiven Drehzahlen benötigt, damit noch etwas Druckmittelvolumen aus dem Druckraum 38 in den jetzt offenen Radkreis 80 nachgeschoben werden kann. Durch die beschriebene Regelstrategie, bei der ein Verfahren des Druckkolbens 32 entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung 44 und damit negative Drehzahlen vermieden werden, lässt sich im jeweiligen Radkreis 80 ein Druckverlauf erzielen, der tat- sächlich sehr nahe an dem gewünschten Maximaldruck- anforderungssignal 206 liegt und keine wesentlichen Unter¬ schwinger aufweist.
Die Belastungen für den Elektromotor 20 und das Getriebe 26 werden dadurch erheblich reduziert. Das schnelle Reversieren der
Drehrichtung des gesamten Antriebs führt bei bekannten Systemen zu einem großen Verschleiß und zu einem hohen Stromverbrauch mit sehr hohen Stromspitzen. Diese Nachteile werden mit dem dargestellten Konzept des kontinuierlichen Volumenschiebens in nur einer Richtung vermieden.
Die Tatsache, dass der Druckkolben 32 entweder gar nicht oder nur in Druckaufbaurichtung 44 verfahren wird, führt dazu, dass das System bzw. der Druckmittelvorrat im Druckraum 38 schneller erschöpfbar ist als bei bekannten Systemen. Mit anderen Worten, die Druckposition 56 nähert sich zu einem bestimmten Zeitpunkt einer Endposition 58. Ist dies geschehen, ist kein weiterer Druckaufbau möglich. Damit dies wieder möglich wird, muss zur Füllung des Druckraumes 38 mit Druckmittel ein Saugzyklus eingelegt werden, indem das Trennventil 68 geschlossen und der Druckkolben 32 möglichst schnell entgegengesetzt zur Druck¬ aufbaurichtung 44 in die Ruheposition 50 bzw. Startposition verfahren wird, was über negative Motordrehzahlen erreicht wird. Über das Rückschlagventil 136 wird dann über die Leitung 130 Druckmittel bzw. Bremsflüssigkeit aus dem Bremsflüssigkeits¬ behälter 118 gesaugt und der Regelvorgang kann anschließend wieder normal weiterlaufen. Vorliegend werden also negative Drehzahlen bzw. ein Verfahren des Druckkolbens entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung 44 nur während eines derartigen Saug- zyklus erlaubt. 1
COCO
BezCOougszeichenliste
2 Bremssystem
8 Druckbereitstellungseinrichtung
14 Aktuator
20 Elektromotor
26 Getriebe
32 Druckkolben
38 Druckraum
40 Zylinder-Kolbenanordnung
44 Druckaufbaurichtung
50 Ruheposition
56 Druckposition
58 Endposition
62 Leitung
68 Trennventil
74 Leitung
Radkreis
Einlassventil
94 Bremsleitung
100 Radbremse
106 Auslassventil
112 Abfuhrleitung
118 Bremsflüssigkeitsbehälter
124 Rückschlagventil
130 Leitung
136 Rückschlagventil
142 Steuer- und Regeleinheit
150 x-Achse
152 y-Achse
156 x-Achse
158 y-Achse
200 Druckanforderungssignal
206 Maximaldruckanforderungssignal
212 Modulationssignal
218 Zeitpunkt
224 Motordrehzahlsignal
236 Signalabschnitt 242 Druckverlauf 248 Zeitpunkt 254 Zeitpunkt T Zeit
P Druck
N Motordrehzahl

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung und Regelung eines elektrohyd- raulischen Bremssystems (2) für Kraftfahrzeuge umfassend eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (8), welche umfasst eine Zylinder-Kolbenanordnung (40) mit zumindest einem in einem hydraulischen Druckraum (38) durch einen elektromechanischen Aktuator (14) elektromotorisch verfahrbaren Druckkolben (32), welcher zum Druckaufbau in einer Druckauf- baurichtung (44) und zum Druckabbau in entgegengesetzter
Druckabbaurichtung (44) verschoben wird, wobei eine Anzahl hydraulisch betätigbarer Radbremsen (100) vorgesehen ist, welche jeweils über ein zugeordnetes elektrisch betätigbares Ein¬ lassventil (88) mit dem hydraulischen Druckraum (38) und über ein zugeordnetes elektrisch betätigbares Auslassventil (106) mit einem Bremsflüssigkeitsbehälter (118) verbindbar sind, wobei ein Vordruck bestimmt wird und durch das Verfahren des Druckkolbens (32) im Druckraum (38) eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckkolben (32) während eines Regelungsvorganges, insbesondere ABS, nicht verfahren oder nur in Druckaufbau¬ richtung (44) verfahren wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei während eines Regelvorganges der Druckabbau in einer Radbremse (100) ausschließlich durch Schließen des zugeordneten Einlassventils (88) und Öffnen des zugeordneten Auslassventils (106) erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Aktuator (14) einen Elektromotor (20) umfasst, der eine rotatorische Bewegung einer Motorwelle in eine translatorische Bewegung des Druck¬ kolbens (32) umwandelt, wobei bei einer ersten Drehrichtung der Motorwelle der Druckkolben (32) zum Druckaufbau in Druckauf¬ baurichtung (44) und bei einer zweite Drehrichtung zum Druckabbau entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung (44) verfahren wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei während eines Regelvorganges der im Druckraum (38) eingestellte Vordruck immer dem jeweils größten Rad-Solldruck der Radbremsen (100) entspricht .
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Druckkolben (32) entgegengesetzt zur Druckaufbaurichtung (44) zum Ansaugen von Druckmittel ausschließlich dann verfahren wird, wenn eine Saugbedingung erfüllt ist.
6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Saugbedingung erfüllt ist, wenn das Druckmittelvolumen des Druckmittels im Druckraum (38) einen vorgegebenen Mindestsollwert unterschreitet.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Saugbedingung erfüllt ist, wenn das Druckmittelvolumen des Druckmittels im Druckraum (38) einen vorgegebenen Mindestgrenzwert unter- schreitet und innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne kein
Druckaufbau, der einen vorgegebenen Druckwert überschreitet, erwartet wird.
8. Elektrohydraulisches Bremssystem (2) umfassend eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (8), welche umfasst eine Zylinder-Kolbenanordnung (40) mit zumindest einem in einem hydraulischen Druck-raum (38) durch einen elektromechanischen Aktuator (14) elektromotorisch verfahrbaren Druckkolben (32), welcher zum Druckaufbau in einer Druckauf- baurichtung (44) und zum Druckabbau in entgegengesetzter
Druckabbaurichtung (44) verschoben wird, wobei eine Anzahl hydraulisch betätigbarer Radbremsen (100) vorgesehen ist, welche jeweils über ein elektrisch betätigbares Einlassventil (88) mit dem hydraulischen Druckraum (38) und über ein elektrisch betätigbares Auslassventil (106) mit einem Bremsflüssig¬ keitsbehälter (118) verbindbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektronische Steuer- und Regeleinheit (142) vor¬ gesehen ist, die ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche ausführt.
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