WO2016020228A1 - Regelschaltung zur regelung sowie schaltungsanordnung zur steuerung einer bremsanlage für kraftfahrzeuge - Google Patents

Regelschaltung zur regelung sowie schaltungsanordnung zur steuerung einer bremsanlage für kraftfahrzeuge Download PDF

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WO2016020228A1
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soii
pressure
module
actuator
control circuit
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PCT/EP2015/067326
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Inventor
Jürgen Böhm
Tom Kaufmann
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B60T8/32—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
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    • B60T8/3255—Systems in which the braking action is dependent on brake pedal data
    • B60T8/326—Hydraulic systems

Definitions

  • Control circuit for control and circuit arrangement for controlling a brake system for motor vehicles
  • the invention relates to a control circuit for controlling a brake system for motor vehicles according to the preamble of An ⁇ claim 1 and a circuit arrangement for controlling a brake system for motor vehicles according to the preamble of An ⁇ claim. 8
  • a brake system with an electronically controllable pressure supply device comprising a cylinder-piston assembly with a hydraulic pressure chamber, the piston is displaceable by an electromechanical actuator, so that a predetermined pressure setpoint in the hydraulic Pressure chamber is adjustable, and a method for their regulation known.
  • a measuring device is provided which, e.g. may be formed by a rotation angle sensor which detects the rotor position of the electric motor, which forms an electromechanical actuator for driving a hydraulic piston of a pressure supply device together with a downstream transmission.
  • the disclosure of said application can not be taken measures that can be taken in case of failure of the measuring device for the Aktuatorposition to ensure error-free operation of the pressure supply device in a fallback level.
  • a control circuit and a circuit arrangement for the control which ensures a flawless operation of the pressure supply device, being dispensed with a measuring device for detecting the rotor position angle.
  • System pressure curve Within the scope of the available dynamics and taking into account known boundary conditions (eg a pressure request by an assistance function, or activating a special, wheel-specific brake control function) to follow as well as possible.
  • control circuit for controlling according to claim 1 and a circuit arrangement for controlling according to claim 8.
  • the invention is essentially based on the idea that a first module for modifying the given
  • Pressure setpoint and a second module for calculating a desired value for the moment of the electromechanical actuator are provided, wherein the first module outputs at least one modified pressure setpoint, the second module for
  • Calculation of the setpoint for the moment is supplied. Due to the use of at least one modified set pressure value and the second module, the use of a measured (current) actuator position can be dispensed with.
  • a target value of the rotational speed of the electromechanical actuator and a desired value of the speed change is provided by a pressure control circuit, which is also supplied by a modified by the first module pressure setpoint.
  • a target value of the rotational speed of the electromechanical actuator and a desired value of the rotational speed change are provided by the first module.
  • the output value of the second module (nominal value for the moment of the electromechanical actuator) is preferably formed by a sum of three partial torques, wherein the first partial torque corresponds to the modified pressure setpoint supplied to the second module, the second partial torque corresponds to a friction torque caused by the friction occurring in the actuator corresponds and the third partial torque corresponds to the acceleration torque of the actuator.
  • the first module has a first circuit for limiting to a maximum pressure, the output value of which is converted by means of a static pressure-volume characteristic of the wheel brake into a volume value which corresponds to a
  • Actuator corresponds, which is limited in an increase ⁇ limiting module, the output of the increase limiting module by means of the static
  • Pressure-volume curve is converted into the second module supplied modified pressure setpoint.
  • the change in the actuator position is particularly preferably limited to a maximum allowable actuator speed in the increase ⁇ limit module.
  • the change of the actuator position to a maximum permissible actuator speed and the change of the actuator speed to a maximum permissible actuator acceleration are particularly preferably limited in the increase limiting module.
  • the pressure setpoint supplied to the second module and modified by the first module is also supplied to the pressure regulating circuit.
  • Pressure control circuit and the second module is supplied to the same modified by the first module pressure setpoint.
  • the inventive control circuit of the power supplied to the second module modified pressure setpoint and the pressure control circuit are different ⁇ supplied, modified pressure setpoint.
  • the pressure control circuit supplied modified pressure setpoint represented by a limited to a maximum pressure.
  • FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of a device according to the invention
  • FIG. 2 is a simplified representation of a first embodiment of a control structure according to the invention for controlling a brake system
  • Fig. 3 is a detailed representation of the in Fig. 2 cal ⁇ matically indicated first module "Setpoint treatment”,
  • FIG. 4 shows a detailed representation of the pressure control circuit schematically indicated in FIG. 2,
  • FIG. 5 shows a detailed representation of the second module schematically indicated in FIG. 2 "Calculation
  • FIG. 6 is a simplified representation of a second exemplary embodiment of a control structure according to the invention for controlling a brake system
  • Fig. 7 is a detailed representation of the specific ⁇ 6 matically indicated in Fig. First module "Sollwertholzbe- reitung
  • FIG. 8 simplified representation of an embodiment
  • Fig. 9 is a detailed representation of the specific ⁇ matically indicated in Fig. 8 the first module "Setpoint conditioning and
  • FIG. 10 is a detailed view of the in Fig. 9 sche ⁇ matically indicated increase limiting module.
  • Fig. 1 shows the simplified principle of an active brake system for a controlled wheel of a hydraulically braked vehicle.
  • the inventive method is preferably carried out in an active, externally operable brake system, in which the driver, for example by means of brake pedal travel, a pressure request and this electronically by means of Druckr eins- device 50, for example comprising an electric motor or actuator 1, a suitable transmission 2 and a piston 3 bounding a hydraulic pressure chamber 4 is reacted by the piston 3 traveling from a rest position 15 to a position 14 by a distance X.sub.A t, so that a certain volume of the brake fluid from the pressure chamber 4 via the line 5 and a initially opened inlet valve 6 is moved into the brake line 8 and thus in the wheel brake 9.
  • a brake pressure can be reduced by the piston 3 is moved back in the direction of the rest position 15.
  • a fast brake pressure reduction as in the case of a
  • ABS control ABS: anti-lock braking system
  • ABS control ABS control (ABS: anti-lock braking system) is required, but is also on the valve combination 6, 7 possible by the intake valve 6 is closed and the exhaust valve 7 for a certain time is opened. Then brake fluid flows from the wheel brake 9 via line 8 through the outlet valve 7 and thus via the line 10 in the brake fluid reservoir 11. This measure of pressure reduction is particularly useful when the pressure chamber 4 serves several wheel brakes in parallel.
  • the brake system illustrated in FIG. 1 can be expanded by any number of wheel brakes 9 by guiding a plurality of lines 5 to the wheel circuits, wherein each wheel circuit preferably has an individual valve pair 6, 7.
  • each two wheel brakes are connected to one of two pressure chambers.
  • a number of improvements and different execution forms of the ⁇ principle are conceivable, for example in the choice of valves.
  • a master cylinder between the hydraulic pressure chamber 4 and the / the Radbremsein 9 9, for example, be arranged a master cylinder, so that the pressure generated in the pressure chamber 4 a hydraulic gap, for example in an actuator, is supplied, whereby the master cylinder is actuated.
  • the invention is concerned with the task of setting suitable pressures in the pressure chamber. 4
  • the need to adjust a predetermined pressure or pressure curve with the aid of a control method arises whenever the driver by pressing the brake pedal a general brake pressure for all wheels of the motor vehicle or when this pressure request is made by an adaptive cruise control (ACC), hill start assist (HSA), hill descent control (HSC), etc., or when a specific wheel-specific brake control function becomes active, such as ABS (Antilock Braking System), TCS (Traction
  • the pressure of the pressure chamber 4 is to be adjusted so that the wheel with the highest brake pressure requirement can be safely supplied with the necessary pressure.
  • the aim is that, within the scope of the available dynamics of the actuator 1, the smallest possible time delay between the set pressure requirement and the resulting pressure in the pre-compression space 4 should be sought. This is especially true when the actuator 1 is at the beginning of the pressure request in its rest position 15 and therefore must first overcome the pad clearance for setting the required pressure. In this case, the actuator first displaces a volume, which is dependent on the size of the wheel brakes 9 and the adjusted lining clearance, from the pressure chamber 4 into the wheel brakes in order to move the linings, e.g. to the brake disc to apply. During this process, however, no brake pressure is still built up in the wheel brakes 9. In particular, taking into account the requirement for the best possible response results here
  • the task of the pressure control structure is to follow a requested system pressure or system pressure curve within the available dynamics and in an operating mode in which the use of a motor position sensor is omitted as well as possible.
  • the actuator or electric motor of the pressure supply device is here essentially proposed the controlled operation of the motor with a current-controlled rotating field.
  • the structure considered here for setting required pressures must therefore be used as manipulated variables the required specifications for
  • FIG. 2 A first embodiment of a suitable structure for regulating the brake pressure in the case of the electrohydraulic brake system shown in FIG. 1 is shown in FIG. 2. It consists essentially of three functional blocks, which are provided with reference numerals 20, 21 and 22. The illustration shown, it can be seen that a first module is provided with the reference numeral 20, which is the preparation of a pressure setpoint for a first module 20 downstream pressure control circuit 21. In this case, in the first module 20 from the pressure requirement Ps ys , soii a modifi ⁇ ed pressure desired value Ps ys , soii, limit determined, which is to be adjusted by Ak ⁇ tuator 1 in its operating mode considered here. Essentially, a limitation to a maximum pressure setpoint preset for this operating mode as well as to the maximum permissible value is provided here
  • the pressure control circuit 21 carries the current, with the pressure sensor 19 (see FIG. 1) detected system pressure or the pressure actual value Ps ys , is the processed in this way pressure setpoint Ps ys , soii, limit and generates a setpoint as manipulated variables ⁇ > A kt, soii for the speed of the actuator 1 and a setpoint A kt, soii the speed change.
  • the second module 22 to which the signals Ps ys , soii, limit / M A kt, soii and A kt, soii are supplied as input variables, is used to calculate a Setpoint value M Akt , soii for the actuator torque to be output by the actuator 1 in the current-controlled rotary field operation.
  • a Setpoint value M Akt soii for the actuator torque to be output by the actuator 1 in the current-controlled rotary field operation.
  • a kt, soii and acceleration A kt, soii using an inverse process model, a pre-calculation of the required, to be set by the actuator 1 actuator torque made.
  • Actuating variables for the actuator 1 are therefore the two signals Q A kt, soii and M Akt , soii-
  • FIG. 3 which illustrates the structure of the first module 20 shown in FIG. 2, its operation will be explained in more detail.
  • the predetermined pressure setpoint Ps ys , soii in a first limiting member 23 to the set for this mode maximum value Ps ys , Max limited and possibly low-pass filtered (not shown in Fig. 3).
  • characteristic function of the maxi ⁇ malwertbe ancestrale pressure set point Psys, soii, i is in a
  • the relevant parameter AX Max , per loop results from the maximum permissible for the considered operating mode Speed Q Ak t, soii, Max of the actuator 1 and in consideration of the gear factor icear of the mentioned in connection with FIG. 1 Red-Trans-transmission 2 and the sampling time To, with which the pressure control circuit 21 (see FIG. 4) is operated:
  • AXfax, per loop W A kt, Soll, Max * iQear * TQ.
  • the in the manner described increase limited actuaries tor target position XAkt, soii, i is now taking into account the Aktuatorkolbenflache Iben A Ko (see function block 25 ') and of the braking characteristic curve 24 defined function to that shown in Fig. 2 setpoint Ps ys, soii , Count back for the pressure to be set, which represents the output of the first module 20 (setpoint conditioning).
  • si ⁇ ensure that the back requested by the higher-level system functions pressure setpoints, which may have any course, and any pressure change speeds, in principle, be prepared in such a way that they can be adjusted using the pressure control by the actuator and in particular a step-out of the Rotor of the actuator 1 is avoided.
  • a control deviation ⁇ is formed by comparing the modified pressure setpoint Ps ys , soii, limit with the actual pressure value Ps ys .
  • the control deviation ⁇ the one hand, a scaling element 28 and on the other hand a Multiplikati ⁇ onsglied 29 supplied directly. While the scaling element 28 provides a scaling factor K Sc , with which a defined insensitivity threshold can be set, when reaching a predetermined stationary accuracy no
  • Actuator demands more movement, a scaling of the control deviation .DELTA. ⁇ is performed in the multiplication element 29, the result of which is supplied as input to the pressure regulator 21 ⁇ .
  • the pressure regulator 21 ⁇ generates a manipulated variable
  • Aco A kt, Max per loop results from the maximum permissible for the operating mode considered acceleration a A kt, soii, Max of the actuator 1 and the sampling time To, with which the pressure control circuit 21 is operated:
  • ACO A kt, Max, per loop Ct A kt, Soll, Max * To.
  • the illustrated in Fig. 2 second module 22 (calculation setpoint engine torque) determined on the basis of the input signals for the modified pressure setpoint Ps ys , soii, limit, the requested speed Q A kt, soii and acceleration Ak t, soii of Ak ⁇ tuators 1 is a target value for the dispensed from the actuator 1 in the current-controlled rotating field operating actuator torque M Ak t, soii-
  • an advance calculation of the actuator torque required, to be adjusted by the actuator 1 is made on the basis of said input signals using an inverse model for the pressure supply device 50th This can essentially be calculated as the sum of the acceleration torque and the torque output, with the torque output being the set pressure, the mechanical and hydraulic
  • Aktuatormoments is determined in the form of a torque pilot size, the calculation of this size (M Ak t, soii) is based on the requested or determined setpoints.
  • FIG. 5 shows an exemplary embodiment of the second module 22 for calculating the quantity M Ak t, soii (calculation setpoint value) Actuator torque).
  • M Acc means the determined acceleration torque of the actuator.
  • Sign (x) is used to correct the Coulomb friction M c and is defined as follows:
  • the factor Sc e ta takes into account the mechanical efficiency of the actuator 1 in the form of a dependent on the size of the pressure increase of Coulomb 'see friction M c .
  • the signal M FFW , p rs re presents the magnitude for the actuator torque to be requested, which results from the system pressure setpoint Ps ys , soii, Limit.
  • the total moment of inertia J A kt and the parameters ARoiben and icear mentioned above are constructively defined characteristic values of the pressure supply device 50.
  • the parameters for the friction (M c and K D ) as well as for the mechanical efficiency eta are also design variables and can be determined experimentally or by theoretical calculations be determined.
  • FIG. 6 A further exemplary embodiment of a control structure according to the invention for controlling a brake system, similar to the representation in FIG. 2, is shown in FIG. 6.
  • the function blocks 21 (pressure control circuit) and 22 (second module) of FIG. 6 correspond to those of FIG Therefore, the same reference numerals, while the first module 20a (setpoint processing) in addition to the signal Ps ys , soii, limit (first modified pressure setpoint), which is supplied to the second module, another output signal Ps ys , soii, i (second modified
  • Pressure setpoint which is supplied instead of the signal Psy S , soii, limit of the pressure control circuit 21 as an input variable.
  • the calculation of the first and second modified pressure setpoint P Sys , soii, limit, Ps ys , soii, i is shown in a detail ⁇ representation of the first module 20a in Fig. 7.
  • the basic function of the setpoint preparation of the predetermined pressure setpoint Psys corresponds to the procedure shown in FIG.
  • the maximum value limited pressure set point Psys, soii, i determines which kt in the Aktuatorvolumen setpoint vol A, soii and then the corresponding actuator position setpoint XAkt , soii ⁇ calculated and the increase limiting function block 26 is supplied.
  • XAkt, soii, i is converted by means of the function blocks 25 ⁇ and 24 in the (first) modified pressure setpoint P Sys , soii, limit.
  • the maximum value Ps ys , Max limited desired pressure signal Psys, soii, i fixed to the mode of operation of the actuator considered here is also, as already mentioned above, supplied as a (second) modified pressure setpoint to the pressure control circuit 21 (FIG the maximum value and in addition
  • the circuit arrangement for controlling the brake system in which the use of the mentioned in connection with the control circuits of Fig. 2 and 6, pressure sensor for determining Ps ys , i s t and thus can be dispensed with consists essentially of two
  • the reference numeral 120 is a first module whose function substantially corresponds to that of the first module 20 of the first embodiment and that of the preparation of a modified
  • Pressure setpoint is used, which, however, also performs a partial function of the pressure control circuit 21 of the first embodiment, namely the provision of the sizes G ) A kt, soii, a A kt, soii- In the first module 120 from a pressure request Ps ys , soii again og pressure setpoint Ps ys , soii, limit determined, which is adjustable by the actuator 1 in its operating mode considered here.
  • a limitation is essentially made to a maximum pressure setpoint predetermined in advance for this operating mode as well as the maximum permissible actuator speed and acceleration. Accordingly, therefore, the outputs of this functional block 120 are next to the processed one
  • Module 122 determines on the basis of the input signals for the processed pressure setpoint Ps ys , soii, limit / the requested speed w A kt, soii and acceleration A kt, soii of the actuator 1, a target value for the actuator 1 in the current-controlled rotary field operation to be output actuator torque M Ak t, soii- control variables for the actuator 1 are the two signals ÜAkt, soii and M Ak t, soi
  • the structure of the module 120 shown in FIG. 9 largely corresponds to that of the first module 20 of the first embodiment (see FIG. 3).
  • the actuator target position corresponding signal ⁇ Akt, s o ii is supplied to a function block 126, in addition to the limitation of the signal XAkt, s o ii, the limitation of both the change of the actuator ( ⁇ ) and the change of the actuator () performs ,
  • the output variables of the function ⁇ block 120 are the limited pressure setpoint Ps ys, soii, limit and values for the adjusted speed o A kt, s o iides actuator and the corresponding acceleration A kt, soii- Fig. 10, finally, shows in a detailed Representation of the specified in Fig. 9 limiting function 126. These are two time-discrete cascaded
  • the output variable AAX L of the second limiting element 133 is supplied on the one hand to a first scaling element 134 and on the other hand to a first discrete-time integration element 135.
  • the output ⁇ size AX LL of the first discrete-time integration element 135 is supplied to a second scaling element 136, a second discrete-time integrator 137 and, via a first Zeitverzöge ⁇ approximately member 138 of the second subtraction point 132, in which the output of the first limiter module 131 with the output of the first discrete-time Integration member 135 is compared.
  • the output variable X Ak t, soii, 2 of the second discrete-time integration element 137 is compared in the first addition point 130 with the same time delay (time delay element 138 ⁇ ) with the actuator position setpoint X Ak t, soii.

Abstract

Regelschaltung zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer hydraulisch betätigbaren Radbremse (9), welche mittels einer elektronisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (50) betätigbar ist, die eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum (4) umfasst, deren Kolben (3) durch einen elektromechanischen Aktuator (1) verschiebbar ist, so dass ein vorgegebener Druck-Sollwert (P Sys,Soll ) in dem hydraulischen Druckraum (4) einstellbar ist, wobei mittels einer Messeinrichtung (19) ein Druck-Istwert(P Sys,Ist ) der Druckbereitstellungseinrichtung (50) bestimmt wird, wobei Stellgrößen (ω Akt,Soll, M Akt,Soll ) für den elektromechanischen Aktuator (1) anhand des vorgegebenen Druck-Sollwerts (P Sys,Soll ) und des Druck-Istwerts (P Sys,Ist ) gebildet werden, wobei die Regelschaltung eine Druckregelschaltung (21) umfasst, welcher der Druck-Istwert (P Sys,Ist ) zugeführt wird, wobeiein erstes Modul (20, 20a) zur Modifikation des Druck-Sollwerts (P Sys,Soll ) vorgesehen ist, das mindestens eine Ausgangsgröße (P Sys,Soll,Limit, P Sys,Soll,1 ) bereitstellt, welche der Druckregelschaltung (21) zugeführt wird, wobei die Druckregelschaltung (21) einen Sollwert (ω Akt,Soll ) der Drehzahl des elektromechanischen Aktuators (1) sowie einen Sollwert (α Akt,Soll ) der Drehzahländerung bereitstellt, die einem zweiten Modul (22) zur Berechnung eines Sollwerts (M Akt,Soll ) für das Moment des elektromechanischen Aktuators (1) zugeführt werden, und wobei der Druckregel- schaltung (21) und dem zweiten Modul (22) je ein durch das erste 30 Modul (20, 20a) modifizierter Druck-Sollwert (P Sys,Soll,Limit, P Sys,Soll,1 ) zugeführt wird, sowie Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge.

Description

RegelSchaltung zur Regelung sowie Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge
Die Erfindung betrifft eine Regelschaltung zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des An¬ spruchs 1 sowie eine Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des An¬ spruchs 8.
Aus der internationalen Patentanmeldung WO 2014/048705 AI sind eine Bremsanlage mit einer elektronisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung, die eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum umfasst, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist, so dass ein vorgegebener Druck-Sollwert in dem hydraulischen Druckraum einstellbar ist, sowie ein Verfahren zu deren Regelung bekannt. Zur Bestimmung der Position der Druckbereitstellungseinrichtung ist eine Messeinrichtung vorgesehen, die z.B. durch einen Drehwinkelsensor gebildet sein kann, der die Rotorlage des Elektromotors erfasst, der zusammen mit einem nachgeschalteten Getriebe einen elektromechanischen Aktuator zum Antreiben eines hydraulischen Kolbens einer Druckbereitstellungseinrichtung bildet. Dem Offenbarungsgehalt der genannten Anmeldung können jedoch keine Maßnahmen entnommen werden, die bei einem Ausfall der Messeinrichtung für die Aktuatorposition ergriffen werden können, um einen fehlerfreien Betrieb der Druckbereitstellungseinrichtung in einer Rückfallebene zu gewährleisten.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelschaltung sowie eine Schaltungsanordnung zur Steuerung anzugeben, die einen fehlerlosen Betrieb der Druckbereitstellungseinrichtung gewährleistet, wobei auf eine Messeinrichtung zur Erfassung des Rotorlagewinkels verzichtet wird. Außerdem soll ermöglicht werden, einen angeforderten Systemdruck bzw . Systemdruckverlauf im Rahmen der verfügbaren Dynamik und unter Berücksichtigung von bekannten Randbedingungen (z.B. einer Druckanforderung durch eine Assistenzfunktion, bzw. ein Aktivieren einer besonderen, radindividuellen Bremsregelfunktion) möglichst gut zu folgen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Regelschaltung zur Regelung gemäß Anspruch 1 und eine Schaltungsanordnung zur Steuerung gemäß Anspruch 8 gelöst. Der Erfindung liegt im Wesentlichen der Gedanke zugrunde, dass ein erstes Modul zur Modifikation des vorgegebenen
Druck-Sollwerts und ein zweites Modul zur Berechnung eines Sollwerts für das Moment des elektromechanischen Aktuators vorgesehen sind, wobei das erste Modul zumindest einen modi- fizierten Druck-Sollwert ausgibt, der dem zweiten Modul zur
Berechnung des Sollwerts für das Moment zugeführt wird. Aufgrund der Verwendung zumindest eines modifizierten Druck-Sollwerts sowie des zweiten Moduls kann auf die Verwendung einer gemessenen (aktuellen) Aktuatorposition verzichtet werden. Im Falle der Regelschaltung wird ein Sollwert der Drehzahl des elektromechanischen Aktuators sowie ein Sollwert der Drehzahländerung durch eine Druckregelschaltung bereitstellt, welcher ebenfalls ein durch das erste Modul modifizierter Druck-Sollwert zugeführt wird. Im Falle der Schaltungsanordnung zur Steuerung werden ein Sollwert der Drehzahl des elektromechanischen Aktuators sowie ein Sollwert der Drehzahländerung durch das erste Modul bereitgestellt .
Die Ausgangsgröße des zweiten Moduls (Sollwert für das Moment des elektromechanischen Aktuators) wird bevorzugt durch eine Summe dreier Teilmomente gebildet, wobei das erste Teilmoment dem dem zweiten Modul zugeführten modifizierten Druck-Sollwert entspricht, das zweite Teilmoment einem durch die im Aktuator auftretende Reibung verursachten Reibungsmoment entspricht und das dritte Teilmoment dem Beschleunigungsmoment des Aktuators entspricht .
Bevorzugt weist das erste Modul eine erste Schaltung zur Be- grenzung auf einen maximalen Druck auf, deren Ausgangsgröße mittels einer statischen Druck-Volumen-Kennlinie der Radbremse in einen Volumenwert umgerechnet wird, der einer
Aktuatorposition entspricht, die in einem Anstiegs¬ begrenzungsmodul begrenzt wird, wobei die Ausgangsgröße des Anstiegsbegrenzungsmoduls mittels der statischen
Druck-Volumen-Kennlinie in den dem zweiten Modul zugeführten modifizierten Druck-Sollwert umgerechnet wird. Im Falle der Regelschaltung wird besonders bevorzugt in dem Anstiegs¬ begrenzungsmodul die Änderung der Aktuatorposition auf eine maximal zulässige Aktuatorgeschwindigkeit begrenzt . Im Falle der Schaltungsanordnung zur Steuerung werden besonders bevorzugt in dem Anstiegsbegrenzungsmodul die Änderung der Aktuatorposition auf eine maximal zulässige Aktuatorgeschwindigkeit sowie die Änderung der Aktuatorgeschwindigkeit auf eine maximal zulässige Aktuatorbeschleunigung begrenzt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Regelschaltung wird der dem zweiten Modul zugeführte, durch das erste Modul modifizierte Druck-Sollwert auch der Druckregel- Schaltung zugeführt. Mit anderen Worten ausgedrückt, der
Druckregelschaltung und dem zweiten Modul wird der gleiche durch das erste Modul modifizierte Druck-Sollwert zugeführt.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfin- dungsgemäßen Regelschaltung sind der dem zweiten Modul zugeführte modifizierte Druck-Sollwert und der der Druckregel¬ schaltung zugeführte, modifizierte Druck-Sollwert verschieden. Besonders bevorzugt wird der der Druckregelschaltung zugeführte modifizierte Druck-Sollwert durch einen auf einen Maximalwert begrenzten Druck darstellt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung anhand von Figuren .
Es zeigen schematisch: Fig. 1 ein Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen
Bremsanlage,
Fig. 2 eine vereinfachte Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Regelstruktur zur Regelung einer Bremsanlage,
Fig. 3 eine detaillierte Darstellung des in Fig. 2 sche¬ matisch angedeuteten ersten Moduls „Sollwertaufbereitung" ,
Fig. 4 eine detaillierte Darstellung der in Fig. 2 schematisch angedeuteten Druckregelschaltung,
Fig. 5 eine detaillierte Darstellung des in Fig. 2 sche- matisch angedeuteten zweiten Moduls „Berechnung
Sollwert Aktuatormoment" ,
Fig. 6 eine vereinfachte Darstellung eines zweiten Aus¬ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Regel- struktur zur Regelung einer Bremsanlage,
Fig. 7 eine detaillierte Darstellung des in Fig. 6 sche¬ matisch angedeuteten ersten Moduls „Sollwertaufbe- reitung
Fig. 8 vereinfachte Darstellung eines Ausführungs
piels einer erfindungsgemäßen Schaltungsanord nung zur Steuerung einer Bremsanlage,
Fig. 9 eine detaillierte Darstellung des in Fig. 8 sche¬ matisch angedeuteten ersten Moduls „Sollwertaufbereitung und
Fig. 10 eine detaillierte Darstellung des in Fig. 9 sche¬ matisch angedeuteten Anstiegsbegrenzungsmoduls.
Fig. 1 zeigt das vereinfachte Prinzip eines aktiven Bremssystems für ein geregeltes Rad eines hydraulisch gebremsten Fahrzeugs. Das erfindungsgemäße Verfahren wird bevorzugt in einem aktiven, fremdbetätigbaren Bremssystem durchgeführt, bei dem der Fahrer, z.B. mittels Bremspedalweg, eine Druckanforderung stellt und diese elektronisch mit Hilfe einer Druckbereitstellungs- einrichtung 50, z.B. umfassend einen Elektromotor bzw. Aktuator 1, ein geeignetes Getriebe 2 und einen einen hydraulischen Druckraum 4 begrenzenden Kolben 3, umgesetzt wird, indem der Kolben 3 um einen Weg XAkt aus einer Ruheposition 15 in eine Position 14 fährt, sodass ein bestimmtes Volumen der Brems- flüssigkeit aus dem Druckraum 4 über die Leitung 5 und ein zunächst geöffnetes Einlassventil 6 in die Bremsleitung 8 und somit in die Radbremse 9 verschoben wird. Damit wird in der Radbremse 9 nach Überwindung des Belaglüftspiels ein Bremsdruck erzeugt. Ein Bremsdruckabbau kann erfolgen, indem der Kolben 3 wieder in Richtung der Ruheposition 15 zurückgefahren wird. Ein schneller Bremsdruckabbau, wie er z.B. im Falle einer
ABS-Regelung (ABS: Antiblockier-System) benötigt wird, ist aber auch über die Ventilkombination 6, 7 möglich, indem das Einlassventil 6 geschlossen und das Auslassventil 7 für eine bestimmte Zeit geöffnet wird. Dann strömt Bremsflüssigkeit aus der Radbremse 9 über Leitung 8 durch das Auslassventil 7 und somit über die Leitung 10 in den Bremsflüssigkeitsbehälter 11. Diese Maßnahme des Druckabbaus ist insbesondere dann sinnvoll, wenn der Druckraum 4 mehrere Radbremsen parallel bedient.
Grundsätzlich kann das in Fig. 1 dargestellte Bremssystem um beliebig viele Radbremsen 9 erweitert werden, indem mehrere Leitungen 5 zu den Radkreisen geführt werden, wobei jeder Radkreis bevorzugt über ein individuelles Ventilpaar 6, 7 verfügt .
Um aus Sicherheitsgründen eine Mehrkreisigkeit des Systems zu bilden, können mehrere Kolben 3 und mehrere Druckräume 4 vorgesehen werden. Für einen PKW ist eine Zweikreisigkeit sinnvoll, wobei jeweils zwei Radbremsen mit einer von zwei Druckkammern verbunden sind.
Gegenüber der vereinfachten Darstellung des Systems in Fig. 1 sind zahlreiche Verbesserungen und verschiedene Ausführungs¬ formen des Prinzips denkbar, z.B. bei der Wahl der Ventile. Auch kann zwischen dem hydraulischen Druckraum 4 und der/den Radbremsein) 9 z.B. ein Hauptbremszylinder angeordnet sein, so dass der in dem Druckraum 4 erzeugte Druck einem hydraulischen Zwischenraum, z.B. in einer Betätigungseinrichtung, zugeführt wird, wodurch der Hauptbremszylinder betätigt wird.
Die Erfindung befasst sich mit der Aufgabe der Einstellung geeigneter Drücke im Druckraum 4.
Die Notwendigkeit, einen vorgegebenen Druck bzw. Druckverlauf mit Hilfe eines Regelungsverfahrens einzustellen, ergibt sich immer dann, wenn der Fahrer mittels Betätigung des Bremspedals einen allgemeinen Bremsdruck für alle Räder des Kraftfahrzeugs anfordert, oder wenn diese Druckanforderung durch eine Assistenzfunktion ACC (adaptive cruise control) , HSA (hill start assist) , HDC (hill descent control) etc. gestellt wird, oder wenn eine spezielle radindividuelle Bremsenregelfunktion aktiv wird, wie beispielsweise ABS (Antiblockiersystem) , TCS (Traction
Control System) oder ESP (Elektronisches Stabilitätsprogramm) .
In allen Fällen gilt, dass vorteilhafterweise der Druck des Druckraums 4 so einzustellen ist, dass das Rad mit der höchsten Bremsdruckanforderung sicher mit dem notwendigen Druck versorgt werden kann. Bezüglich der Dynamik des einzustellenden Druckes bzw. Druckverlaufes gilt, dass im Rahmen der verfügbaren Dynamik des Aktuators 1 ein möglichst geringer zeitlicher Verzug zwischen der gestellten Druckanforderung und dem sich einstellenden Druck im Vordruckraum 4 anzustreben ist. Dies gilt insbesondere auch dann, wenn der Aktuator 1 sich zu Beginn der Druckanforderung in seiner Ruheposition 15 befindet und daher zum Einstellen des geforderten Druckes zunächst das Belaglüftspiel überwinden muss . Dabei verschiebt der Aktuator zunächst ein, von der Größe der eingesetzten Radbremsen 9 und des eingestellten Belaglüftspiels abhängiges Volumen aus dem Druckraum 4 in die Radbremsen, um die Beläge, z.B. an die Bremsscheibe, anzulegen. Während dieses Vorgangs wird allerdings noch kein Bremsdruck in den Radbremsen 9 aufgebaut. Insbesondere unter Beachtung der Anforderung nach einem möglichst guten Ansprechverhalten ergibt sich hier
(unabhängig von der Größe des eingestellten Lüftspiels) auch die Anforderung, einen, im Rahmen der verfügbaren Aktuatordynamik, möglichst schnellen Druckaufbau auch bei kleinen Druckanforderungen zu realisieren.
Aufgabe der Druckregelstruktur ist es, einen angeforderten Systemdruck bzw. Systemdruckverlauf im Rahmen der verfügbaren Dynamik und in einer Betriebsart, in der auf die Verwendung eines Motorlagesensors verzichtet wird, möglichst gut zu folgen. Für den Aktuator bzw. Elektromotor der Druckbereitstellungseinrichtung wird hier im Wesentlichen der gesteuerte Betrieb des Motors mit einem stromgeregelten Drehfeld vorgeschlagen. Die hier betrachtete Struktur zum Einstellen angeforderter Drücke muss daher als Stellgrößen die erforderlichen Vorgaben zum
Betrieb des Motors in dieser Betriebsart erzeugen. Dabei muss insbesondere berücksichtigt werden, dass durch diese Vorgaben ein Außertrittfallen des Rotors vermieden wird. Hierbei bedeutet ein Außertrittfallen des Rotors, dass der Rotor dem stromge- regelten Drehfeld nicht mehr folgt.
Eine erste Ausführung einer geeigneten Struktur zur Regelung des Bremsdrucks bei der in Fig. 1 gezeigten elektrohydraulischen Bremsanlage zeigt Fig. 2. Sie besteht im Wesentlichen aus drei Funktionsblöcken, die mit den Bezugszeichen 20, 21 und 22 versehen sind. Der gezeigten Darstellung ist zu entnehmen, dass ein erstes Modul mit dem Bezugszeichen 20 vorgesehen ist, das der Aufbereitung eines Druck-Sollwerts für eine dem ersten Modul 20 nachgeschalteten Druckregelschaltung 21 dient. Dabei wird im ersten Modul 20 aus der Druckanforderung Psys,soii ein modifi¬ zierter Druck-Sollwert Psys,soii, Limit ermittelt, der mittels Ak¬ tuator 1 in dessen hier betrachteten Betriebsart eingestellt werden soll. Im Wesentlichen wird hier eine Begrenzung auf einen für diese Betriebsart vorab festgelegten Maximaldruck-Sollwert sowie aufgrund der aus der maximal zulässigen
Aktuatorgeschwindigkeit resultierenden Druckänderungsge¬ schwindigkeit vorgenommen. Die Druckregelschaltung 21 führt den aktuellen, mit dem Drucksensor 19 (siehe Fig. 1) erfassten Systemdruck bzw. den Druck-Istwert Psys,ist dem auf diese Weise aufgearbeiteten Druck-Sollwert Psys,soii, Limit nach und erzeugt als Stellgrößen einen Sollwert <>Akt,soii für die Drehzahl des Aktuators 1 sowie einen Sollwert Akt,soii der Drehzahländerung. Das zweite Modul 22, dem als Eingangsgrößen die Signale Psys,soii, Limit/ MAkt,soii und Akt,soii zugeführt werden, dient der Berechnung eines Sollwertes MAkt,soii für das vom Aktuator 1 im stromgeregelten Drehfeldbetrieb abzugebende Aktuatormoment . Hierbei wird aufgrund des angeforderten Druck-Sollwertes Psys,soii, Limit sowie der angeforderten Geschwindigkeit bzw. Drehzahl G)Akt,soii und Beschleunigung Akt,soii mit Hilfe eines inversen Prozessmodells eine Vorausberechnung des erforderlichen, vom Aktuator 1 einzustellenden Aktuatormoments vorgenommen. Ansteuergrößen für den Aktuator 1 sind daher die beiden Signale Q Akt,soii und MAkt,soii- Im Zusammenhang mit Fig. 3, die den Aufbau des in Fig. 2 gezeigten ersten Moduls 20 darstellt, wird dessen Funktionsweise näher erläutert. Zunächst wird der vorgegebene Druck-Sollwert Psys,soii in einem ersten Begrenzungsglied 23 auf den für diese Betriebsart festgelegten Maximalwert Psys,Max limitiert und ggf. tiefpaß- gefiltert (in Fig. 3 nicht dargestellt) . Mit Hilfe einer durch die Bremsenkennlinie 24 definierten Funktion wird der maxi¬ malwertbegrenzte Druck-Sollwert Psys,soii,i in einen
Aktuatorvolumen-Sollwert VolAkt,soii und unter Berücksichtigung des wirksamen hydraulischen Querschnitts AKoiben (siehe Funktions- block 25) in einen entsprechenden Aktuatorposition-Sollwert
XAkt,soii umgerechnet und einem Anstiegsbegrenzungsfunktionsblock 26 zugeführt. Dieser begrenzt die Änderung des
Aktuatorposition-Sollwertes XAkt,soii auf die in der betrachteten Betriebsart des Aktuators 1 maximal mögliche bzw. zulässige Änderungsgeschwindigkeit coAkt, soii,Max · Der hierfür maßgebliche Parameter AXMax,pro Loop ergibt sich aus der für die betrachtete Betriebsart maximal zulässigen Drehzahl QAkt, soii,Max des Aktuators 1 und unter Berücksichtigung des Getriebefaktors icear des im Zusammenhang mit Fig. 1 erwähnten Rot-Trans-Getriebes 2 sowie der Abtastzeit To, mit der die Druckregelschaltung 21 (siehe Fig. 4) betrieben wird:
AXfax,pro Loop = WAkt , Soll , Max * iQear * TQ. Die auf die beschriebene Weise anstiegsbegrenzte Aktua- tor-Sollposition XAkt,soii,i wird nun unter Berücksichtigung des Aktuatorkolbenflache AKoiben (siehe Funktionsblock 25') und der die Bremsenkennlinie 24 definierten Funktion zu dem in Fig. 2 gezeigten Sollwert Psys,soii, Limit für den einzustellenden Druck zurückgerechnet, der die Ausgangsgröße des ersten Moduls 20 (Sollwertaufbereitung) darstellt. Auf diese Weise wird si¬ chergestellt, dass die von den übergeordneten Systemfunktionen angeforderten Druck-Sollwerte, die prinzipiell einen beliebigen Verlauf und beliebige Druckänderungsgeschwindigkeiten aufweisen können, derart aufbereitet werden, dass sie mit Hilfe der Druckregelung vom Aktuator eingestellt werden können und insbesondere ein Außertrittfallen des Rotors des Aktuators 1 vermieden wird.
Der Aufbau der Druckregelschaltung 21 ist in Fig. 4 dargestellt. In einer dem Druckregler 21 λ vorgeschalteten Additionsschaltung 27 wird eine Regelabweichung ΔΡ gebildet, indem der modifizierte Druck-Sollwert Psys,soii, Limit mit dem Druck-Istwert Psys,ist ver- glichen wird. Dabei wird die Regelabweichung ΔΡ einerseits einem Skalierungselement 28 und andererseits einem Multiplikati¬ onsglied 29 direkt zugeführt. Während das Skalierungselement 28 einen Skalierungsfaktor KSc liefert, mit dem eine definierte Unempfindlichkeitsschwelle festgelegt werden kann, die bei Erreichen einer vorgegebenen stationären Genauigkeit keine
Aktuatorbewegung mehr anfordert, wird im Multiplikationsglied 29 eine Skalierung der Regelabweichung ΔΡ durchgeführt, deren Ergebnis als Eingangsgröße dem Druckregler 21 λ zugeführt wird. Der Druckregler 21 λ erzeugt als Stellgröße einen
Aktuatordrehzahl-Sollwert <>Akt,soii,R/ der in einem zweiten Be¬ grenzungsglied 30 auf die für die betrachtete Betriebsart des Aktuators 1 maximal zulässige Aktuatordrehzahl G)Akt, soii,Max sowie minimal zulässige Aktuatordrehzahl G)Akt, soii,Min limitiert wird. Die nachgeschaltete zweite Anstiegsbegrenzungsfunktion 31 limitiert zusätzlich noch die Änderung des Aktuatordrehzahl-Sollwertes auf die maximal mögliche Aktuatorbeschleunigung Akt, soii,Max · Die hieraus ermittelten Werte G) Akt,soii, aAkt,soii sind als Signale für die Berechnung des Aktuatormoment-Sollwerts verfügbar. Der für die zweite Anstiegsbegrenzungsfunktion 31 maßgebliche Parameter
AcoAkt, Max, pro Loop ergibt sich aus der für die betrachtete Betriebsart maximal zulässigen Beschleunigung aAkt, soii,Max des Aktuators 1 und der Abtastzeit To, mit der die Druckregelschaltung 21 betrieben wird :
ACOAkt,Max,pro Loop = CtAkt , Soll , Max * To.
Das in Fig. 2 dargestellte zweite Modul 22 (Berechnung Sollwert Motormoment) ermittelt auf der Basis der Eingangssignale für den modifizierten Druck-Sollwert Psys,soii, Limit, der angeforderten Geschwindigkeit Q Akt,soii sowie Beschleunigung Akt,soii des Ak¬ tuators 1 einen Sollwert für das vom Aktuator 1 im stromgeregelten Drehfeldbetrieb abzugebende Aktuatormoment MAkt,soii- Hierbei wird aufgrund der genannten Eingangssignale mit Hilfe eines inversen Modells für die Druckbereitstellungseinrichtung 50 eine Vorausberechnung des erforderlichen, vom Aktuator 1 einzustellenden Aktuatormoments vorgenommen. Dies kann im Wesentlichen als Summe von Beschleunigungsmoment und abgegebenem Moment berechnet werden, wobei das abgegebene Moment sich aus dem eingestellten Druck, den mechanischen und hydraulischen
Übersetzungen und der zu überwindenden Reibung ergibt. Da in diesem Fall eine Vorausberechnung des erforderlichen
Aktuatormoments in Form einer Momentenvorsteuergröße ermittelt wird, erfolgt die Berechnung dieser Größe (MAkt,soii) auf der Basis der angeforderten bzw. ermittelten Sollwerte.
Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für das zweite Modul 22 zur Berechnung der Größe MAkt,soii (Berechnung Sollwert Aktuatormoment) . Hierbei bedeutet die Bezeichnung MAcc das ermittelte Beschleunigungsmoment des Aktuators . Die Funktion Sign (x) wird zur vorzeichenrichtigen Berücksichtigung der Coulomb ' sehen Reibung Mc verwendet und ist folgendermaßen definiert:
Sign (x) = -1, falls x < o, sonst ist Sign (x) = 1.
Der Faktor Sceta berücksichtigt den mechanischen Wirkungsgrad des Aktuators 1 in Form einer von der Größe des Druckes abhängigen Erhöhung der Coulomb ' sehen Reibung Mc. Das Signal MFFW, prs re präsentiert die Größe für das anzufordernde Aktuatormoment, das sich aufgrund des Systemdruck-Sollwertes Psys, soii, Limit ergibt . Das Gesamtträgheitsmoment JAkt sowie die oben erwähnten Parameter ARoiben und icear sind konstruktiv definierte Kennwerte der Druckbereitstellungseinrichtung 50. Die Parameter für die Reibung (Mc und KD) sowie für den mechanischen Wirkungsgrad eta sind ebenfalls Auslegungsgrößen und können vorab experimentell oder durch theoretische Berechnungen ermittelt werden.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Re- gelstruktur zur Regelung einer Bremsanlage, ähnlich der Darstellung in Fig. 2, zeigt Fig. 6. Die Funktionsblöcke 21 (Druckregelschaltung) und 22 (zweites Modul) der Fig. 6 entsprechen denen der Fig. 2 und tragen deshalb die gleichen Bezugszeichen, während das erste Modul 20a (Sollwert- aufbereitung) neben dem Signal Psys,soii, Limit (erster modifizierter Druck-Sollwert) , welches dem zweiten Modul zugeführt wird, ein weiteres Ausgangssignal Psys,soii,i (zweiter modifizierter
Druck-Sollwert) liefert, das anstelle des Signals PsyS,soii, Limit der Druckregelschaltung 21 als Eingangsgröße zugeführt wird. Anhand des zweiten modifizierten Druck-Sollwerts Psys,soii,i werden in der Druckregelschaltung 21, welche beispielsgemäß wie in Fig. 4 dargestellt ausgeführt ist, die Werte < >Akt,soii und Akt,soii er¬ mittelt . Die Berechnung des ersten und zweiten modifizierten Druck-Sollwerts PSys,soii, Limit, Psys,soii,i ist in einer Detail¬ darstellung des ersten Moduls 20a in Fig. 7 dargestellt. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, entspricht die grundsätzliche Funktion der Sollwertaufbereitung des vorgegebenen Druck-Sollwerts Psys,soii der in Fig. 3 gezeigten Vorgehensweise. Aus dem vor¬ gegebenen Druck-Sollwert Psys,soii wird mittels erstem Begren¬ zungsglied 23 der maximalwertbegrenzte Druck-Sollwert Psys,soii,i bestimmt, welcher in den Aktuatorvolumen-Sollwert VolAkt,soii und dann dem entsprechenden Aktuatorposition-Sollwert XAkt,soii um¬ gerechnet und dem Anstiegsbegrenzungsfunktionsblock 26 zugeführt wird. Die anstiegsbegrenzte Aktuator-Sollposition
XAkt,soii,i wird mittels den Funktionsblöcken 25 λ und 24 in den (ersten) modifizierten Druck-Sollwert PSys, soii, Limit umgerechnet . Das auf den für die hier betrachtete Betriebsart des Aktuators festgelegten Maximalwert Psys,Max limitierte Solldrucksignal Psys,soii,i wird außerdem, wie oben bereits erwähnt, als (zweiter) modifizierter Druck-Sollwert der Druckregelschaltung 21 (Fig. 6) zugeführt, während das maximalwert- und zusätzlich
anstiegsbegrenzte Drucksignal PSys,soii, Limit wie zuvor der Funktion 22 zur Berechnung der Sollaktuatormomente als Eingangssignal zur Verfügung gestellt wird.
Die in Fig. 6, 7 dargestellte Struktur hat gegenüber der Anordnung nach Fig. 2 den Vorteil, dass durch die Vorgabe eines „dyna¬ mischeren" Druck-Sollwertes für den Druckregler 21 λ die für die hier betrachtete Betriebsart des Aktuators zulässige Dynamik des Aktuators 1 besser genutzt werden kann. Dadurch wird erreicht, dass der durch die Aktuatoransteuerung eingestellte Verlauf des Systemdruckes Psys, ist wesentlich besser der als Druckreferenz dienenden Kurve Psys,soii, Limit folgt.
Die Grundstruktur einer zweiten Ausführung des Erfindungsgegenstandes bei der in Fig. 1 gezeigten elektrohydraulischen Bremsanlage, bei der auf die Nutzung des im Zusammenhang mit den Regelschaltungen der Fig. 2 und 6 erwähnten Drucksensors zur Bestimmung von Psys,ist und demnach auf die Druckregelschaltung verzichtet werden kann, zeigt Fig. 8. Die Schaltungsanordnung zur Steuerung der Bremsanlage besteht im Wesentlichen aus zwei
Funktionsblöcken, die mit den Bezugszeichen 120, 122 versehen sind. Der gezeigten Darstellung ist zu entnehmen, dass mit dem Bezugszeichen 120 ein erstes Modul versehen ist, dessen Funktion im Wesentlichen der des ersten Moduls 20 der ersten Ausführung entspricht und das der Aufbereitung eines modifizierten
Druck-Sollwerts dient, welches jedoch auch eine Teilfunktion der Druckregelschaltung 21 der ersten Ausführung erfüllt, nämlich die Bereitstellung der Größen G) Akt,soii, aAkt,soii- Im ersten Modul 120 wird aus einer Druckanforderung Psys,soii wieder der o.g. Druck-Sollwert Psys,soii, Limit ermittelt, der vom Aktuator 1 in dessen hier betrachteten Betriebsart einstellbar ist. Dabei wird im Modul 120 im Wesentlichen eine Begrenzung auf einen für diese Betriebsart vorab festgelegten Maximaldruck-Sollwert sowie die maximal zulässige Aktuatorgeschwindigkeit und -beschleunigung vorgenommen. Dementsprechend sind daher die Ausgangsgrößen dieses Funktionsblockes 120 neben dem aufbereiteten
Druck-Sollwert Psys,soii, Limit zusätzlich ein Wert für die einzu¬ stellende Drehzahl G)Akt,soii des Aktuators 1 sowie dessen Be¬ schleunigung Akt,soii- Dem ersten Modul 120 folgt ein zweites Modul 122 (Berechnung Sollwert Aktuatormoment ) , das beispielsgemäß wie das zweite Modul 22 (siehe Fig. 5) aufgebaut ist. Modul 122 ermittelt auf der Basis der Eingangssignale für den aufbereiteten Druck-Sollwert Psys,soii, Limit/ die angeforderte Geschwindigkeit wAkt,soii sowie Beschleunigung Akt,soii des Aktuators 1 einen Sollwert für das vom Aktuator 1 im stromgeregelten Drehfeldbetrieb abzugebende Aktuatormoment MAkt,soii- Ansteuergrößen für den Aktuator 1 sind die beiden Signale ÜAkt,soii und MAkt,soii- Der in Fig. 9 dargestellte Aufbau des Moduls 120 entspricht weitgehend dem des ersten Moduls 20 der ersten Ausführung (siehe Fig. 3). Das der Aktuator-Sollposition entsprechende Signal ^Akt, soii wird jedoch einem Funktionsblock 126 zugeführt, der neben der Begrenzung des Signals XAkt,soii die Begrenzung sowohl der Änderung der Aktuatorposition (ω) als auch die Änderung der Aktuatorgeschwindigkeit ( ) vornimmt. Der für die Begrenzung der Änderung der Aktuatorgeschwindigkeit relevante Parameter
AAXMax, Pro Lo0p ergibt sich aus der für die betrachtete Betriebsart maximal zulässigen Beschleunigung Akt, soii,Max des Aktuators :
AAXf ax,Pro Loop = OiAkt , Soll , Max * iQear * To, wobei die Bedeutung der Bezeichnungen icear und To im Zusammenhang mit Fig. 3 erläutert wird. Die Ausgangsgrößen des Funktions¬ blockes 120 sind der begrenzte Druck-Sollwert Psys,soii, Limit sowie Werte für die einzustellende Drehzahl oAkt,soiides Aktuators sowie die entsprechende Beschleunigung Akt,soii- Fig. 10 zeigt schließlich in einer detaillierten Darstellung die in Fig. 9 angegebene Begrenzungsfunktion 126. Es handelt sich hierbei um zwei zeitdiskret dargestellte kaskadierte
Anstiegsbegrenzungsfunktionen, welche gleichzeitig die Ermittlung der einzustellenden Aktuatorgeschwindigkeit und Aktuatorbeschleunigung ermöglicht, wobei das in Fig. 9 gezeigte Signal AXMax, pro Loop proportional zur in der betrachteten Be¬ triebsart maximal zulässigen Aktuatorgeschwindigkeit coAkt, soii,Max ist, während das Signal AAXMax, pro Loop der für die betrachtete Betriebsart maximal zulässigen Beschleunigung Akt, soii,Max des Aktuators entspricht und deren Berechnung bereits im vorher¬ gehenden Abschnitt angegeben wurde.
Der im Zusammenhang mit Fig. 9 erwähnte Funktionsblock 126 weist eine erste Additions- bzw. Subtraktionsstelle 130 auf, in der ein Differenzbetrag ΔΧ = XAkt,soii ~ XAkt,soii,2 gebildet wird, der in einem ersten Begrenzungsglied 131 limitiert wird. Der begrenzte Wert AXL wird einer zweiten Subtraktionsstelle 132 zugeführt, in der ein Differenzbetrag Δ (AXL) = AXL - AXLL gebildet wird, der in einem zweiten Begrenzungsglied 133 begrenzt wird. Die Ausgangsgröße AAXL des zweiten Begrenzungsglieds 133 wird einerseits einem ersten Skalierungselement 134 und andererseits einem ersten zeitdiskreten Integrationsglied 135 zugeführt. Die Ausgangs¬ größe AXLL des ersten zeitdiskreten Integrationsglieds 135 wird einem zweiten Skalierungsglied 136, einem zweiten zeitdiskreten Integrationsglied 137 sowie über ein erstes Zeitverzöge¬ rungsglied 138 der zweiten Subtraktionsstelle 132 zugeführt, in der die Ausgangsgröße des ersten Begrenzungsmoduls 131 mit der Ausgangsgröße des ersten zeitdiskreten Integrationsglieds 135 verglichen wird. Die Ausgangsgröße XAkt,soii,2 des zweiten zeitdiskreten Integrationsglieds 137 wird in der ersten Additionsstelle 130 mit der gleichen Zeitverzögerung (Zeitverzögerungsglied 138 λ) mit dem Aktuatorposition-Sollwert XAkt,soii verglichen .
Die Berechnung der Vorsteuergröße MAkt,soii im Funktionsblock 122 entspricht der in Fig. 5 gezeigten Vorgehensweise, auf die im vorliegenden Zusammenhang ausdrücklich verwiesen wird.

Claims

Regelschaltung zur Regelung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer hydraulisch betätigbaren Radbremse (9) , welche mittels einer elektronisch steuerbaren Druckbereitstellungseinrichtung (50) betätigbar ist, die eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum
(4) umfasst, deren Kolben (3) durch einen elektromecha- nischen Aktuator (1) verschiebbar ist, so dass ein vorgegebener Druck-Sollwert (Psys,soii) in dem hydraulischen Druckraum (4) einstellbar ist, wobei mittels einer Messeinrichtung (19) ein Druck-Istwert (Psys,ist) der Druckbe¬ reitstellungseinrichtung (50) bestimmt wird, wobei
Stellgrößen ( coAkt,soii, Akt,soii) für den elektromechanischen Aktuator (1) anhand des vorgegebenen Druck-Sollwerts
(Psys,soii) und des Druck-Istwerts (Psys,ist) gebildet werden, wobei die Regelschaltung eine Druckregelschaltung (21) umfasst, welcher der Druck-Istwert (Psys,ist) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet , das s ein erstes Modul (20, 20a) zur Modifikation des Druck-Sollwerts (Psys,soii) vorgesehen ist, das mindestens eine Ausgangsgröße (PSys,soii, Limit, Psys,soii,i) bereitstellt, welche der Druckregelschaltung (21) zugeführt wird, wobei die Druckregelschaltung (21) einen Sollwert
(wAkt,soii) der Drehzahl des elektromechanischen Aktuators (1) sowie einen Sollwert ( Akt,soii) der Drehzahländerung be¬ reitstellt, die einem zweiten Modul (22) zur Berechnung eines Sollwerts (MAkt,soii) für das Moment des elektromechanischen Aktuators (1) zugeführt werden, und wobei der Druckre¬ gelschaltung (21) und dem zweiten Modul (22) je ein durch das erste Modul (20, 20a) modifizierter Druck-Sollwert
(Psys, soii, Limit, Psys,soii,i) zugeführt wird.
Regelschaltung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , das s das erste Modul (20, 20a) eine erste Schaltung (23) zur Begrenzung auf einen maximalen Druck (Psys,Max) aufweist, deren Ausgangsgröße (Psys,soii,i) mittels einer statischen Druck-Volumen-Kennlinie (24) der Radbremse (9) in einen Volumenwert (VolAkt, soii) umgerechnet wird, der einer
Aktuatorposition (XAkt,soii) entspricht, deren Änderung in einem Anstiegsbegrenzungsmodul (26) auf eine maximal zu¬ lässige Aktuatorgeschwindigkeit (roAkt, soii, Max) begrenzt wird, wobei die Ausgangsgröße (XAkt,soii,i) des
Anstiegsbegrenzungsmoduls (26) mittels der statischen Druck-Volumen-Kennlinie (24) in den dem zweiten Modul (22) zugeführten modifizierten Druck-Sollwert (Psys,soii, Limit) umgerechnet wird.
Regelschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckregelschaltung (21) eine erste Schaltung (28, 29) zur Skalierung der Regelabweichung (ΔΡ) umfasst, welche einem Druckregler (21 λ) der Druckregel¬ schaltung (21) vorgeschaltet ist.
Regelschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgröße (<>Akt, SOII,R) des Druckreglers (21 λ) mittels einer zweiten Schaltung (30) zur Begrenzung auf eine maximale sowie minimale Aktuatorgeschwindigkeit (oAkt, soii,Max/ t^Akt, soii, Min) begrenzt wird, deren Änderung in einem zweiten Anstiegsbegrenzungsmodul (31) auf eine maximal zulässige Aktuatorbeschleunigung ( Akt, soii,Max) begrenzt wird.
Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgröße (MAkt,soii) des zweiten Moduls (22) durch eine Summe dreier Teilmomente (MFFW,Prs, MFr, MAcc) gebildet wird, wobei das erste Teilmoment (MFFW,Prs) dem dem zweiten Modul (22) zugeführten modifizierten
Druck-Sollwert (Psys,soii, Limit) entspricht, das zweite Teil¬ moment (MFr) einem durch die im Aktuator (1) auftretende Reibung verursachten Reibungsmoment entspricht und das dritte Teilmoment (MAcc) dem Beschleunigungsmoment des Aktuators (1) entspricht.
6. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dem zweiten Modul (22) zugeführte, durch das erste Modul (20) modifizierte Druck-Sollwert (Psys, soii, Limit) auch der Druckregelschaltung (21) zugeführt wird .
7. Regelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der dem zweiten Modul (22) zugeführte, durch das erste Modul (20a) modifizierte Druck-Sollwert (Psys, soii, Limit) und der der Druckregelschaltung (21) zuge¬ führte, durch das erste Modul (20a) modifizierte
Druck-Sollwert (Psys,soii,i) verschieden sind, wobei insbe¬ sondere der der Druckregelschaltung (21) zugeführte modifizierte Druck-Sollwert einen auf einen Maximalwert (Psys, Max) begrenzten Druck (PSys,soii,i) darstellt.
8. Schaltungsanordnung zur Steuerung einer Bremsanlage für Kraftfahrzeuge mit einer hydraulisch betätigbaren Radbremse
(9), welche mittels einer elektronisch steuerbaren
Druckbereitstellungseinrichtung (50) betätigbar ist, die eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum (4) umfasst, deren Kolben (3) durch einen elektromechanischen Aktuator (1) verschiebbar ist, so dass ein vorgegebener Druck-Sollwert (Psys,soii) in dem hydrau¬ lischen Druckraum (4) einstellbar ist, wobei Stellgrößen
(K>Akt,soii, Akt,soii) für den elektromechanischen Aktuator (1) anhand des vorgegebenen Druck-Sollwerts (Psys,soii) gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, dass
ein erstes Modul (120) zur Modifikation des Druck-Sollwerts (Psys,soii) vorgesehen ist, das als Ausgangsgrößen einen begrenzten Druck-Sollwert (Psys,soii, Limit) , einen Sollwert (wAkt,soii) der Drehzahl des elektromechanischen Aktuators (1) sowie einen Sollwert der Drehzahländerung ( Akt,soii) bereit stellt, wobei die Ausgangsgrößen (PSys,soii, Limit, coAkt,soii, «Akt, soii) einem zweiten Modul (122) zur Berechnung eines Sollwerts (MAkt,soii) für das Moment des elektromechanischen Aktuators (1) zuführt werden.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgröße (MAkt,soii) des zweiten Moduls
(122) durch eine Summe dreier Teilmomente (MFFW,Prs, MFr, MAcc) gebildet wird, wobei das erste Teilmoment (MFFW,Prs) dem dem zweiten Modul zugeführten modifizierten Druck-Sollwert
(Psys, soii, Limit) entspricht, das zweite Teilmoment (MFr) einem durch die im Aktuator auftretende Reibung verursachten Reibungsmoment entspricht und das dritte Teilmoment (MAcc) dem Beschleunigungsmoment des Aktuators (1) entspricht.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Modul (120) eine erste Schaltung
(23) zur Begrenzung auf einen maximalen Druck (Psys,Max) aufweist, deren Ausgangsgröße (Psys,soii,i) mittels einer statischen Druck-Volumen-Kennlinie (24) der Radbremse (9) in einen Volumenwert (VolAkt, soii) umgerechnet wird, der einer Aktuatorposition (XAkt,soii) entspricht, die in einem
Anstiegsbegrenzungsmodul (126) begrenzt wird, wobei die Ausgangsgröße (XAkt,soii,2) des Anstiegsbegrenzungsmoduls
(126) mittels der statischen Druck-Volumen-Kennlinie (24) in den dem zweiten Modul (122) zugeführten modifizierten Druck-Sollwert (Psys,soii, Limit) umgerechnet wird.
Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Anstiegsbegrenzungsmodul (126) eine erste Additionsstelle (130), ein erstes Begrenzungsmodul (131), eine zweite Additionsstelle (132), ein zweites Begren¬ zungsmodul (133), ein erstes zeitdiskretes Integrations¬ glied (135) sowie ein zweites zeitdiskretes Integrati¬ onsglied (137) aufweist, wobei in der ersten Additionsstelle (130) die Aktuatorposition (XAkt,soii) mit der Ausgangsgröße
(XAkt,soii,2) des zweiten zeitdiskreten Integrationsglieds (137) verglichen wird und in der zweiten Additionsstelle (132) die Ausgangsgröße (AXL) des ersten Begrenzungsmoduls (131) mit der Ausgangsgröße (ÄXLL) des ersten zeitdiskreten Integrationsglieds (135) verglichen wird.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgröße (AAXL) des zweiten Be¬ grenzungsmoduls (133) einem ersten Skalierungselement (134) zugeführt wird, dessen Ausgangsgröße dem Sollwert ( Akt,soii) der Aktuatorbeschleunigung entspricht.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ausgangsgröße (AXLL) des ersten zeitdiskreten Integrationsglieds (135) einem zweiten
Skalierungselement (136) zugeführt wird, dessen Aus¬ gangsgröße dem Sollwert (<>Akt,soii) der
Aktuatorgeschwindigkeit entspricht . 14. Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgröße (XAkt,soii,2) des zweiten zeitdiskreten Integrationsglieds (137) der ersten Additionsstelle (130) mit einer Zeit¬ verzögerung (138) zugeführt wird, die einem Abtastschritt der Schaltungsanordnung entspricht.
15. Schaltungsanordnung nach mindestens einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsgröße (AXLL) des ersten zeitdiskreten Integrationsglieds (135) der zweiten Additionsstelle (132) mit einer Zeitverzögerung zugeführt wird, die einem Abtastschritt der Schaltungs¬ anordnung entspricht.
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