WO2017144306A1 - Verfahren zum betreiben einer bremsanlage und bremsanlage - Google Patents

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WO2017144306A1
WO2017144306A1 PCT/EP2017/053243 EP2017053243W WO2017144306A1 WO 2017144306 A1 WO2017144306 A1 WO 2017144306A1 EP 2017053243 W EP2017053243 W EP 2017053243W WO 2017144306 A1 WO2017144306 A1 WO 2017144306A1
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WO
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pressure
signal
brake
wheel
model
Prior art date
Application number
PCT/EP2017/053243
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Neu
Serge BIEGLER
Roland Caspari
Thorsten WICKENHÖFER
Original Assignee
Continental Teves Ag & Co. Ohg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • 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
    • 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
    • B60T8/34—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 having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition
    • B60T8/40—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 having a fluid pressure regulator responsive to a speed condition comprising an additional fluid circuit including fluid pressurising means for modifying the pressure of the braking fluid, e.g. including wheel driven pumps for detecting a speed condition, or pumps which are controlled by means independent of the braking system
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/82—Brake-by-Wire, EHB
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60T—VEHICLE BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF; BRAKE CONTROL SYSTEMS OR PARTS THEREOF, IN GENERAL; ARRANGEMENT OF BRAKING ELEMENTS ON VEHICLES IN GENERAL; PORTABLE DEVICES FOR PREVENTING UNWANTED MOVEMENT OF VEHICLES; VEHICLE MODIFICATIONS TO FACILITATE COOLING OF BRAKES
    • B60T2270/00—Further aspects of brake control systems not otherwise provided for
    • B60T2270/86—Optimizing braking by using ESP vehicle or tire model

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a brake system comprising hydraulically actuated wheel brakes, wherein each two wheel brakes are associated with a brake circuit, at least one electrically actuated wheel valve per wheel to set wheel individual brake pressures, a pressure medium reservoir under atmospheric pressure, and an electrically controllable pressure supply device for on-demand pressure build-up in the wheel brakes, wherein the pressure chamber can be connected or disconnected by a connecting valve with a brake circuit, the pressure provided by the Druckrs ⁇ positioning device is measured with a pressure sensor, and wherein a pressure signal is used to control the pressure in the wheel brakes using the pressure supply device , It also relates to a brake system.
  • Brake-by-wire brake systems are becoming increasingly widespread in motor vehicle technology.Such brake systems often comprise, in addition to a master brake cylinder that can be actuated by the vehicle driver, an electrically (by-wire) controllable pressure supply device, by means of which in the operating mode "brake-by -Wire "an actuation of the wheel brakes takes place.
  • the driver is decoupled from direct access to the brakes, and when the pedal is actuated, a pedal decoupling unit and a simulator are usually actuated by a sensor
  • the pedal-simulator which is usually designed as a master brake cylinder, serves to provide the driver with the most familiar and comfortable brake-pedal feel possible.
  • the detected braking request leads to the determination of a desired braking torque, from which the desired brake pressure for the brakes is determined then actively built by a pressure supply device in the brakes.
  • the actual braking thus takes place by active pressure build-up in the brake circuits with the aid of a pressure supply device, which is controlled by a control and regulation unit.
  • many functionalities such as ABS, ESC, TCS, hill-start assist etc. can be comfortably realized for the driver in such brake systems.
  • a hydraulic fallback mode by which the driver can decelerate or stop the vehicle by muscular force upon actuation of the brake pedal when the "by-wire" mode fails or is disturbed
  • ⁇ decoupling unit the above-described hydraulic isolation between brake pedal and brake pressure is built up, in the fallback level, this decoupling is canceled, so that the driver can move directly braking means in the braking circuits.
  • the fallback mode is switched when no pressure build-up possible with the aid of the pressure generating device is. This is in particular the case when the reverse ⁇ check valve which connects the pressure supply device to the reservoir, no longer reliably closes, so that a pressure build-up is no longer reliably possible.
  • actuators are designed as linear actuators or linear units in which a piston is axially displaced into a hydraulic pressure chamber for pressure build-up, which is built in series with a rotational-translation gear.
  • the motor shaft of an electric motor is converted by the Rota ⁇ tions translation gear in an axial displacement of the piston.
  • a "brake-by-wire" -Bremsstrom for motor vehicles which a brake pedal operable tandem master cylinder whose pressure chambers each have an electrically actuated isolation valve separably connected to a brake circuit with two wheel brakes, a hydraulically connected to the master cylinder, on and off switchable simulation device, and an electrically controllable pressure supply device, which is formed by a cylinder-piston arrangement with a hydraulic pressure chamber, the piston by an electromechanical actuator is displaceable, wherein the Druckrs ⁇ positioning device is connected via two electrically actuated Zuschaltventile with the intake valves of the wheel brakes.
  • the driver In normal operation, the driver is disconnected from the wheel brakes by switching driver isolation valves, and the linear actuator is hydraulically connected to the wheel brakes by switching actuator control valves or ancillary valves.
  • a method of the linear actuator from its rest position forward causes a pressure build-up and in the opposite case a pressure reduction in the wheel brakes.
  • a pressure sensor is available in the area between the actuator and the actuator control valves. This sensor detects the hydraulic pressure generated by the linear actuator (system pressure).
  • the position of the linear actuator is usually detected by a motor angle sensor.
  • the pressure sensor arranged between the linear actuator and the actuator control valves detects the hydraulic pressure which the linear actuator generates and which is composed essentially of the sum of the wheel pressure and the dynamic pressure. Especially with rapid actuation and / or high viscosity of the brake fluid, z. B. by cryogenic temperature, this sensor value corresponds dynamically only limited to the pressure in the wheel brake. Thus, the measured value is disturbed as the actual value of the control loop, which deteriorates the pressure control and leads to pressure and thus also actuator vibrations.
  • the pressure control in these cases can use a pressure value determined from the actuator position and the pressure-volume (pV) characteristic of the calipers as a controlled variable, but influences such as clearance and tolerances of +/- 20% of this characteristic of Copy to copy and can therefore have a negative impact on precision and robustness of the pressure control.
  • pV pressure-volume
  • the invention is therefore based on the object to realize by a suitable combination of these signals, a steady accuracy and a fast response of the pressure control by a particularly suitable pressure signal.
  • this object is achieved in that the signal of the pressure sensor is filtered with a low-pass filter, and that from the of the
  • Pressure supply means displaced brake fluid volume and a brake characteristic, a model pressure value is calculated, and that the model pressure value is filtered with a high-pass filter, and that both filtered signals to a
  • the invention is based on the consideration that the basis for precise pressure control should be a disturbance-free signal of the present system pressure.
  • the measured pressure is subject to fluctuations and oscillations.
  • the pressure formed by means of a pV characteristic has high tolerances, so that a simple averaging of these two signals does not lead to a particularly suitable pressure signal for pressure regulation.
  • both signals have specific properties that are beneficial for your pressure control.
  • the signal of the measured pressure provided by the pressure sensor is very precise in the stationary state of the brake system.
  • the pressure signal determined by means of the pV characteristic again, it shows a fast and instantaneous response to pressure changes and is not disturbed by system pressure effects.
  • these characteristics of the two signals can be specifically combined to form a precise and fast pressure signal for pressure control by low pass filtering the measured pressure signal, highpass filtering the signal from the characteristic, and then adding both signals together.
  • the precise long-wave behavior is ex tracted ⁇ , while the rapid changes are extracted from the gained by means of the pV characteristic signal from the measured pressure signal.
  • the signal combined in this way has a rapid response to pressure changes, is not disturbed by system pressure effects, and is very accurate in steady state operation.
  • the pressure-providing device is in a first preferred embodiment, a linear actuator, comprising an electric motor and a rotational-translation gear, which converts the rotation of the motor shaft in the translational movement of a pressure piston, which is used to build up pressure in a
  • the pressure supply device is a piston pump, in particular a two-piston pump.
  • the displaced volume is estimated by means of the pump angle or revolutions.
  • the brake characteristic is preferably a pV characteristic curve or pressure / volume characteristic, which represents a relationship between the pressure medium volume displaced into the brakes and the wheel brake pressure.
  • the same time constant is used for the low-pass filter and the high-pass filter. This ensures that if both signals are identical or very should be similar, no additional disturbance is generated. In particular, this ensures that the qualitatively better proportion of each signal is used.
  • the value of the time constant is preferably chosen between 5 ms and 150 ms, in particular 16 ms in systems with linear actuator and 50 ms in systems with 2-piston pump.
  • the pressure-providing device For the calculation of the model pressure value from the displacement of the piston, which results from the angle of rotation and spin ⁇ delsteistologist, and the piston diameter and the valve activation of the Zuschaltventile which connect hydraulically in the open state, the pressure-providing device with the wheel brakes and separate from them in the closed state is preferred .
  • Calculates a caliper volume, from this caliper volume using the brake characteristic of the model pressure value is calculated.
  • the volume is estimated by the number of revolutions times volume per revolution.
  • a correction variable is advantageously formed by means of a weighting factor of about 1% per computing cycle, by which the model volume and thus the model pressure in the sense of an observer feedback is introduced to the sensor signal.
  • a weighting factor of about 1% per computing cycle
  • the model signal to the sensor signal in end ⁇ Licher time follows.
  • a new model volume results from the old model volume plus the volume of the displacement of the linear actuator plus the correction variable which has meanwhile occurred.
  • the model pressure then results from the model volume and the pV characteristic.
  • a modified model pressure value is advantageous ⁇ way legally formed, which high-pass filtered, and which, for low-pass filtered Signal of the pressure sensor is added to form the total pressure signal.
  • the signal of the pressure sensor is advantageously prefiltered with a low-pass filter whose time constant is less than the time constant of the low-pass filter to form the signal which is used to calculate the total signal. It is chosen in particular in the range between 5 ms and 15 ms, in particular to 10 ms, in the case of system with 2-piston pump as well as in systems with linear actuator.
  • Pressure signal is therefore prefiltered first with a first low-pass filter. Thereafter, it is again low-pass filtered with a higher time constant before being added to the high-pass filtered model signal.
  • the brake characteristic is preferably learned during operation of the brake system. That is, during a respective braking operation and when both the signal of the pressure sensor and the information about the shifted brake volume as undisturbed and thus precisely present, this is preferably done only in systems with linear actuator.
  • dynamic pressure effects are modeled and taken into account in the formation of the overall signal. Stautik bine arise in particular by the fact that the brake fluid is pressed quickly and / or abruptly through the hydraulic lines.
  • the model of dynamic pressure effects is preferably used to correct the signal from the pressure sensor.
  • the dynamic pressure is essentially composed of an acceleration component and a speed component.
  • the acceleration component is proportional to the acceleration of the speed in the brake lines and the speed component is proportional to the flow velocity.
  • These means preferably comprise a control and regulation unit, the signal input side with a pressure sensor and a sensor of a detection of the state of the pressure-providing device, in particular a sensor for detecting the motor position and / or the travel path of a pressure piston, ver ⁇ is connected.
  • the advantages of the invention are, in particular, that a particularly accurate and at the same time responsive control is enabled by the described generation of a pressure signal for pressure control in a brake system, WO- be increased by safety, ride comfort and also lifetime of the brake ⁇ system.
  • FIG. 1 shows a brake system in a preferred embodiment
  • FIG. 2 is a flowchart of a method in a first preferred embodiment.
  • FIG. 3 shows an exemplary course of different signals
  • FIG. 4 is a flowchart of a method in a second preferred embodiment.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a brake system 1 according to the invention.
  • the brake system comprises an actuatable by means of an actuating or brake pedal la main ⁇ brake cylinder 2, a cooperating with the master cylinder 2 simulation device 3, a master cylinder 2 associated, under atmospheric pressure pressure medium reservoir 4, an electrically controllable pressure supply device 5, which by a cylinder Piston arrangement with a hydraulic pressure chamber 37 is formed, the piston 36 is displaced by an electromechanical actuator, an electrically controllable pressure modulation device for adjusting wheel individual
  • An unspecified pressure modulation device comprises, for example, per hydraulically actuable wheel brakes 8, 9,
  • the inlet ports of the inlet valves 6a-6d are supplied with pressure via brake circuit supply lines 13a, 13b, which are discharged in a "brake-by-wire" mode from a system pressure present in a system pressure line 38 connected to the pressure chamber 37 of the pressure supply device 5.
  • the brakes 8, 9 are connected to a first brake circuit 27, the brakes 10, 11 to a second brake circuit 33 hydraulically connected.
  • the intake valves 6a-6d connected in parallel in each case one opening to the brake circuit ⁇ supply lines 13a, 13b through check valve 50a-50d.
  • the brake circuit supply lines 13a, 13b are acted upon by hydraulic lines 22a, 22b with the pressures of the pressure chambers 17, 18 of the master cylinder 2.
  • the output ports of the exhaust valves 7a-7d are connected to the pressure medium reservoir 4 via a return line 14b.
  • the master cylinder 2 has in a housing 21 two pistons 15, 16 arranged one behind the other, which delimit the hydraulic pressure chambers 17, 18.
  • the pressure chambers 17, 18 are on the one hand in the piston 15, 16 formed radial bores and corresponding pressure equalization lines 41a, 41b with the pressure fluid reservoir 4 in connection, the compounds by a relative movement of the piston 17, 18 in the housing 21 are shut off.
  • the pressure chambers 17, 18 are on ⁇ hand by means of the hydraulic lines 22a, 22b with the already mentioned brake circuit supply lines 13a, 13b in connection.
  • a normally open valve 28 is included in the pressure equalization line 41a.
  • the pressure chambers 17, 18 take on not closer ⁇ recorded return springs , which position the pistons 15, 16 with unconfirmed master cylinder 2 in a starting position.
  • a piston rod 24 couples the pivotal movement of the brake pedal la due to a pedal operation with the translational movement of the first master cylinder piston 15, whose actuation travel is detected by a, preferably redundant ⁇ out , displacement sensor 25.
  • the corresponding piston travel signal is a measure of the Bremspedalbet2011i ⁇ supply angle. It represents a braking request of the vehicle driver.
  • Pressure chambers 17, 18 of the master cylinder and the brake ⁇ circle supply lines 13 a, 13 b are shut off.
  • a pressure sensor 20 connected to the line section 22b detects the pressure built up in the pressure chamber 18 by displacing the second piston 16.
  • the simulation device 3 can be coupled hydraulically to the master brake cylinder 2 and consists, for example, essentially of a simulator chamber 29, a
  • the simulator piston 31 is supported on the housing 21 by an elastic element (for example a spring) arranged in the simulator spring chamber 30, which is advantageously prestressed.
  • Simulator chamber 29 is connected by means of an electrically operable simulator valve 32 with the first pressure chamber 17 of the main ⁇ brake cylinder 2.
  • an electrically operable simulator valve 32 With specification of a pedal force and open simulator valve 32 flows pressure medium from the main ⁇ brake cylinder pressure chamber 17 in the simulator chamber 29.
  • a hydraulically antiparallel to the simulator valve 32 arranged check valve 34 allows independent of the switching state of the simulator valve 32 largely unhindered backflow of the pressure medium from the simulator chamber 29 to the main brake ⁇ cylinder pressure chamber 17th
  • Other embodiments and connections of the simulation device 3 to the master cylinder 2 are conceivable.
  • the electrically controllable pressure supply device 5 is designed as a hydraulic cylinder-piston arrangement or a single-circuit electrohydraulic actuator whose / whose pressure piston 36, which limits the pressure chamber 37, by a schematically indicated electric motor 35 with the interposition of a likewise schematically shown rotation- Translationsgetriebes is actuated.
  • a schematically indicated electric motor 35 with the interposition of a likewise schematically shown rotation- Translationsgetriebes is actuated.
  • One of the detection of the rotor position of the electric motor 35 serving, only schematically indicated rotor position sensor is denoted by the reference numeral 44.
  • a temperature sensor for sensing the temperature of the motor winding may also be used.
  • the actuator pressure generated by the force action of the piston 36 on the pressure medium enclosed in the pressure chamber 37 pressure actuator is fed into the system pressure line 38 and detected with a preferably redundant pressure sensor 19.
  • the pressure medium With open connection valves 26a, 26b, the pressure medium enters the wheel brakes 8, 9, 10, 11 for their actuation.
  • By forward and backward sliding of the piston 36 is effected so by opening the additives ⁇ chaltventilen 26a, 26b in a normal braking operation in the "Bra- ke-by-wire" mode, a Radbremstik inherent establishment and termination for all the wheel brakes 8, 9, 10,.
  • Pressure medium in the pressure chamber 37 is possible by a return movement of the piston 36 with closed Zuschaltventilen 26 a, 26 b.
  • control unit 12 is a method described above, which in a preferred embodiment in conjunction with FIG. 2 and another preferred embodiment in conjunction with FIG. 4 is implemented in software.
  • the control and regulating unit 12 is connected on the signal input side to the pressure sensor 19 whose signal supplies it with the currently prevailing system pressure.
  • a method in a preferred embodiment is shown schematically in FIG. 2 shown.
  • One of the pressure sensor 19 based on the measured pressure-provided pressure signal 70 is filtered in a block 76 having a low-pass filter tiefpassge-, resulting in a low-pass filtered pressure signal 84 re ⁇ consulted.
  • the pressure signal 84 corresponds to the shefre ⁇ -frequency component of the unfiltered signal 70.
  • the high-frequency components of the signal 70 which are based on dynamic pressures and pressure disturbances are filtered in the signal 84th
  • a signal 90 is calculated using the shifted through the pressure READY ⁇ averaging means 5 and a pressure medium volume pV characteristic that describes the pressure as a function of the displaced volume.
  • the signal 90 is high pass filtered in a block 96, resulting in a high pass filtered signal 102.
  • the high-pass filtered signal 102 in this way has only high-frequency components of the signal 90, the low-frequency behavior is no longer present.
  • the signal 102 thus represents rapid pressure changes.
  • the two filters in blocks 76 and 96 preferably use filters with the same time constants.
  • the two signals 84, 102 are added, resulting in a total pressure signal 126.
  • the low-frequency behavior of the total pressure signal 126 is given by the low-frequency behavior of the signal 70 of the pressure sensor, while the high-frequency behavior is given by the signal 90.
  • the total pressure signal 126 is used in a block 130 for pressure control in the brake system 1.
  • FIG. 3 An exemplary waveform from a simulation of the method during a braking operation is shown in FIG. 3 shown.
  • the time is plotted on the x-axis 134, while the pressure is shown on the y-axis 136.
  • a curve 140 (Requested Pressure) represents the requested pressure or desired pressure during a braking process.
  • the pressure request may be based on a braking request of the driver and / or on a pressure required by a driving safety and / or driving assistance system.
  • a curve 150 shows the signal of the pressure measured by the pressure sensor 19.
  • a curve 156 shows the lowpass filtered signal of curve 150. This contains much less
  • a curve 162 shows the pressure determined in the simulation in the wheel brakes, which contains many high-frequency components, resulting from the above-described disturbing influences, and therefore not suitable for pressure control ,
  • a curve 168 (Model Pressure) shows a product obtained by means of the shifted volume and a PV characteristic pressure ⁇ signal.
  • the high pass filtered model signal according to curve 168 (Hipass Filtered Model Pressure) is represented by a curve 172.
  • a curve 176 (combined signal) eventually represents a combined pressure signal from the addition of high deep- ⁇ pass filtered model signal according to curve 172 and the pass filtered signal of the pressure sensor according to curve 156 ago ⁇ forth.
  • a method in another preferred embodiment will be described in connection with FIG. 4 discussed.
  • a provided by the pressure sensor 19 due to the pressure measured pressure signal 70 is filtered in low-pass to a block 76 having a low-pass filter, resulting in a low-pass filtered pressure signal re consulted ⁇ 84th
  • the pressure signal 84 thus corresponds to the low-frequency component of the unfiltered signal 70.
  • the high-frequency components of the signal 70 which are based on backpressures and pressure disturbances, are filtered out in the signal 84.
  • a signal 200 is a model pressure signal which is calculated, for example, in the following manner. From the angle of rotation of
  • Linear actuator of the pressure supply device 5 and the valve activation of the Zuschaltventile 26a, 26b and / or intake valves 6a-6d and / or exhaust valves 7a-7d is calculated a saddle volume, i. it is determined how much
  • Braking fluid has flowed into the respective wheel brake 8, 9, 10, 11.
  • a brake characteristic in particular one
  • pV characteristic now a brake pressure is estimated. It should be noted here that, depending on the number of wheel brakes 8, 9, 10, 11 filled at the same time, another pV characteristic curve applies, which is referred to here as a pV characteristic curve.
  • T time constant of 300 ms.
  • a new model pressure is formed, which is now used as the signal 200 for the next determination of the total pressure.
  • the signal 200 is high pass filtered in a block 206, resulting in a high pass filtered signal 210.
  • the high-pass filtered signal 210 in this way has only high-frequency components, the low-frequency behavior is no longer available.
  • the signal 210 thus represents rapid pressure changes.
  • the two filters in blocks 76 and 206 preferably use filters with the same time constant.
  • an adding step 220 the two signals 84, 210 are added, resulting in a total pressure signal 226.
  • the low-frequency behavior of the total pressure signal 226 is given by the low-frequency behavior of the signal 70 of the pressure sensor, while the high-frequency behavior is given by the signal 200.
  • the total pressure signal 226 is used in a block 240 for pressure control in the brake system 1.

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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage (1), umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen (8, 9, 10, 11), wobei jeweils zwei Radbremsen (8, 9; 10, 11) einem Bremskreis (27, 33) zugeordnet sind; zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (6a-6d, 7a-7d) je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke; einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4); und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (5) zum bedarfsweisen Druckaufbau in den Radbremsen (8, 9, 10, 11) mit wenigstens einem hydraulischen Druckraum (37), wobei der Druckraum (37) durch jeweils ein Zuschaltventil (26a, 26b) mit einem Bremskreis (27, 33) verbunden oder getrennt werden kann; wobei der von der Druckbereitstellungseinrichtung (5) bereitgestellte Druck mit einem Drucksensor (19) gemessen wird, und wobei zur Druckregelung in den Radbremsen (8, 9, 10, 11) mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung (5) ein Drucksignal verwendet wird, wobei das Signal (70) des Drucksensors (19) mit einem Tiefpassfilter (76) gefiltert wird, und wobei aus dem von der Druckbereitstellungseinrichtung (5) verschobenen Bremsmittelvolumen und einer Bremsenkennlinie ein Modelldruckwert (90, 200) berechnet wird, und wobei der Modelldruckwert (90, 200) mit einem Hochpassfilter (96, 206) gefiltert wird, und wobei beide gefilterten Signale (84; 102, 210) zu einem Gesamtdrucksignal (126) addiert werden, wobei dieses Gesamtdrucksignal (126) zur Druckregelung verwendet wird, sowie Bremsanlage (1).

Description

Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage und Bremsanlage
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage, umfassend hydraulisch betätigbare Radbremsen, wobei jeweils zwei Radbremsen einem Bremskreis zugeordnet sind, zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke, einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter, und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung zum bedarfsweisen Druckaufbau in den Radbremsen, wobei der Druckraum durch jeweils ein Zuschaltventil mit einem Bremskreis verbunden oder getrennt werden kann, wobei der von der Druckbereits¬ tellungseinrichtung bereitgestellte Druck mit einem Drucksensor gemessen wird, und wobei zur Druckregelung in den Radbremsen mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung ein Drucksignal verwendet wird. Sie betrifft weiterhin eine Bremsanlage.
In der Kraftfahrzeugtechnik finden„Brake-by-Wire"-Bremsanlagen eine immer größere Verbreitung. Derartige Bremsanlagen umfassen oftmals neben einem durch den Fahrzeugführer betätigbaren Hauptbremszylinder eine elektrisch („by-Wire") ansteuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, mittels welcher in der Betriebsart „Brake-by-Wire" eine Betätigung der Radbremsen stattfindet .
Bei diesen modernen Bremssystemen, insbesondere elektrohyd- raulischen Bremssystemen mit der Betriebsart „Brake-by-Wire" , ist der Fahrer von dem direkten Zugriff auf die Bremsen entkoppelt. Bei Betätigung des Pedals werden gewöhnlich eine Pedalentkopplungseinheit und ein Simulator betätigt, wobei durch eine Sensorik der Bremswunsch des Fahrers erfasst wird. Der gewöhnlich als Hauptbremszylinder ausgebildete Pedalsimulator dient dazu, dem Fahrer ein möglichst vertrautes und komfortables Bremspedalgefühl zu vermitteln. Der erfasste Bremswunsch führt zu der Bestimmung eines Sollbremsmomentes, woraus dann der Sollbremsdruck für die Bremsen ermittelt wird. Der Bremsdruck wird dann aktiv von einer Druckbereitstellungseinrichtung in den Bremsen aufgebaut. Das tatsächliche Bremsen erfolgt also durch aktiven Druckaufbau in den Bremskreisen mit Hilfe einer Druckbereitstellungseinrichtung, die von einer Steuer- und Regeleinheit angesteuert wird. Durch die hydraulische Entkopplung der Bremspedalbetä- tigung von dem Druckaufbau lassen sich in derartigen Bremssystemen viele Funktionalitäten wie ABS, ESC, TCS, Hanganfahrhilfe etc. für den Fahrer komfortabel verwirklichen.
In derartigen Bremssystemen ist gewöhnlich eine hydraulische Rückfallebene vorgesehen, durch die der Fahrer durch Muskelkraft bei Betätigung des Bremspedals das Fahrzeug abbremsen bzw. zum Stehen bringen kann, wenn die „By-Wire"-Betriebsart ausfällt oder gestört ist. Während im Normalbetrieb durch eine Pedal¬ entkopplungseinheit die oben beschriebene hydraulische Ent- kopplung zwischen Bremspedalbetätigung und Bremsdruckaufbau erfolgt, wird in der Rückfallebene diese Entkopplung aufgehoben, so dass der Fahrer direkt Bremsmittel in die Bremskreise verschieben kann. In die Rückfallebene wird geschaltet, wenn mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung kein Druckaufbau mehr möglich ist. Dies ist u.a. dann der Fall, wenn das Rück¬ schlagventil, welches die Druckbereitstellungseinrichtung mit dem Reservoir verbindet, nicht mehr zuverlässig sperrt, so dass ein Druckaufbau nicht mehr zuverlässig möglich ist. Die Druckbereitstellungseinrichtung in oben beschriebenen
Bremssystemen wird auch als Aktuator bzw. hydraulischer Aktuator bezeichnet. Insbesondere werden Aktuatoren als Linearaktuatoren bzw. Lineareinheiten ausgebildet, bei denen zum Druckaufbau ein Kolben axial in einen hydraulischen Druckraum verschoben wird, der in Reihe mit einem Rotations-Translationsgetriebe gebaut ist. Die Motorwelle eines Elektromotors wird durch das Rota¬ tions-Translationsgetriebe in eine axiale Verschiebung des Kolbens umgewandelt. Aus der DE 10 2013 204 778 AI ist eine „Bra- ke-by-Wire"-Bremsanlage für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen bremspedalbetätigbaren Tandemhauptbremszylinder, dessen Druckräume jeweils über ein elektrisch betätigbares Trennventil trennbar mit einem Bremskreis mit zwei Radbremsen verbunden sind, eine mit dem Hauptbremszylinder hydraulisch verbundene, zu- und abschaltbare Simulationseinrichtung, und eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum gebildet wird, deren Kolben durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist, umfasst, wobei die Druckbereits¬ tellungseinrichtung über zwei elektrisch betätigbare Zuschaltventile mit den Einlassventilen der Radbremsen verbunden ist.
Im Normalbetrieb wird der Fahrer durch Schalten von Fahrertrennventilen von den Radbremsen getrennt und der Linearaktuator wird durch Schalten von Aktuatorzuschaltventilen bzw. Zus- chaltventilen hydraulisch mit den Radbremsen verbunden. Ein Verfahren des Linearaktuators aus seiner Ruhelage nach vorn bewirkt einen Druckaufbau und im umgekehrten Falle einen Druckabbau in den Radbremsen. Zur besseren Druckregelung steht ein Drucksensor im Bereich zwischen Aktuator und den Aktuatorzuschaltventilen zur Verfügung. Dieser Sensor erfasst den vom Linearaktuator erzeugten hydraulischen Druck (Systemdruck) . Die Position des Linearaktuators wird gewöhnlich erfasst durch einen Motorwinkelsensor.
Bei der Druckregelung können dabei folgende Probleme auftreten. Der zwischen dem Linearaktuator und den Aktuatorzuschaltventilen angeordnete Drucksensor erfasst den hydraulischen Druck, den der Linearaktuator erzeugt und der sich im Wesentlichen aus der Summe von Raddruck und Staudruck zusammensetzt. Insbesondere bei schneller Betätigung und/oder hoher Viskosität der Bremsflüssigkeit, z. B. durch Tieftemperatur, entspricht dieser Sensorwert dynamisch nur bedingt dem Druck in der Radbremse. Somit ist der Messwert als Istwert des Regelkreises gestört, was die Druckregelung verschlechtert und zu Druck- und damit auch Aktuatorschwingungen führt. Zur Kompensation dieser störenden Einflüsse kann die Druckregelung in diesen Fällen eine aus der Aktuatorposition und der Druck-Volumen (pV) -Kennlinie der Bremssättel ermittelten Druckwert als Regelgröße verwenden, jedoch stören hier Einflüsse wie Lüftspiel und Toleranzen von +/-20 % dieser Kennlinie von Exemplar zu Exemplar und können sich daher negativ auf Präzision und Robustheit der Druckregelung auswirken.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, durch eine geeignete Kombination dieser Signale eine stationäre Genauigkeit und eine schnelle Reaktion der Druckregelung durch ein dafür besonders geeignetes Drucksignal zu realisieren.
In Bezug auf das Verfahren wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Signal des Drucksensors mit einem Tiefpassfilter gefiltert wird, und dass aus dem von der
Druckbereitstellungseinrichtung verschobenen Bremsmittelvolumen und einer Bremsenkennlinie ein Modelldruckwert berechnet wird, und dass der Modelldruckwert mit einem Hochpassfilter gefiltert wird, und dass beide gefilterte Signale zu einem
Gesamtsignal addiert werden, wobei dieses Gesamtdrucksignal zur Druckregelung verwendet wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass Basis für eine präzise Druckregelung ein möglichst störungsfreies Signal des vorliegenden Systemdruckes verwendet werden sollte. Der ge- messene Druck unterliegt dabei Schwankungen und Oszillationen. Der mittels einer pV-Kennlinie gebildete Druck weist hingegen hohe Toleranzen auf, so dass eine einfache Mittelung dieser beiden Signale nicht zu einem besonders geeigneten Drucksignal für die Druckregelung führt. Beide Signale weisen aber spe- zifische Eigenschaften auf, die für deine Druckregelung vorteilhaft sind. So ist das vom Drucksensor bereitgestellte Signal des gemessenen Druckes sehr präzise im stationären Zustand der Bremsanlage. Das mittels der pV-Kennlinie ermittelte Drucksignal wiederum zeigt eine schnelle und verzögerungsfreie Reaktion auf Druckveränderungen auf und wird durch Effekte des Systemdruckes nicht gestört. Wie nunmehr erkannt wurde, können diese Eigenschaften der beiden Signale zur Bildung eines präzisen und schnellen Drucksignals für die Druckregelung in spezifischer Weise kombiniert werden, indem das Signal des gemessenen Druckes tiefpassgefiltert wird, das Signal aus der Kennlinie hochpassgefiltert wird und anschließend beide Signale addiert werden. Auf diese Weise wird aus dem gemessenen Drucksignal das präzise langwellige Verhalten ex¬ trahiert, während die schnellen Änderungen aus dem mittels der pV-Kennlinie gewonnen Signal extrahiert werden. Das auf diese Weise kombinierte Signal weist eine schnelle Reaktion auf Druckänderungen auf, wird durch Systemdruckeffekte nicht gestört und ist im stationären Betrieb sehr genau.
Die Druckbereitstellungseinrichtung ist in einer ersten bevorzugten Ausführungsform ein Linearaktuator, umfassend einen Elektromotor und ein Rotations-Translationsgetriebe, welches die Rotation der Motorwelle in die Translationsbewegung eines Druckkolbens umsetzt, der zum Druckaufbau in einen mit
Bremsflüssigkeit bzw. Druckmittel gefüllten, insbesondere zylinderförmigen, hydraulischen Raum verschiebt.
In einer zweiten bevorzugten Ausführungsform ist die Druckbereitstellungseinrichtung eine Kolbenpumpe, insbesondere eine Zweikolbenpumpe. Hier wird mittels des Pumpenwinkels bzw. Umdrehungen das verschobene Volumen geschätzt.
Die Bremsenkennlinie ist bevorzugt eine pV-Kennlinie bzw. Druck-Volumen-Kennlinie, die einen Zusammenhang zwischen dem in die Bremsen verschobenen Druckmittelvolumen und dem Radbremsdruck darstellt.
Vorteilhafterweise werden für den Tiefpassfilter und den Hochpassfilter dieselbe Zeitkonstante verwendet. Damit wird sichergestellt, dass falls beide Signale identisch oder sehr ähnlich sein sollten, keine zusätzliche Störung generiert wird. Insbesondere wird damit sichergestellt, dass von jedem Signal der qualitativ bessere Anteil verwendet wird. Der Wert der Zeitkonstanten wird vorzugsweise zwischen 5 ms und 150 ms, insbesondere zu 16 ms bei Systemen mit Linearaktuator und 50 ms bei Systemen mit 2 -Kolbenpumpe, gewählt.
Bevorzugt wird zur Berechnung des Modelldruckwertes aus dem Verschiebeweg des Kolbens, der sich aus Drehwinkel und Spin¬ delsteigung ergibt, sowie des Kolbendurchmessers und der Ventilaktivierung der Zuschaltventile, die insbesondere in geöffnetem Zustand die Druckbereitstellungseinrichtung mit den Radbremsen hydraulisch verbinden und in geschlossenem Zustand von ihnen trennen, ein Bremssattelvolumen berechnet, wobei aus diesem Bremssattelvolumen mit Hilfe der Bremsenkennlinie der Modelldruckwert berechnet wird. Im Falle einer Anlage mit 2-Kolbenpumpe wird das Volumen über die Anzahl der Umdrehungen mal Volumen pro Umdrehung geschätzt.
Aus der Abweichung zwischen Modelldruckvolumen und dem aus dem Sensorsignal berechneten Volumen wird vorteilhafterweise mittels eines Gewichtungsfaktors von ca. 1 % pro Rechenzyklus eine Korrekturgröße gebildet, durch die das Modellvolumen und somit der Modelldruck im Sinne einer Beobachterrückführung an das Sensorsignal herangeführt wird. Damit ist vorteilhaft si¬ chergestellt, dass das Modellsignal dem Sensorsignal in end¬ licher Zeit folgt. Pro Rechenzyklus wird bevorzugt folgende Zuweisung ausgeführt: Ein neues Modellvolumen ergibt sich aus dem alten Modellvolumen plus dem Volumen aus inzwischen stattgefundener Verschiebung des Linearaktuators plus der Korrekturgröße. Der Modelldruck ergibt sich dann aus dem Modellvolumen und der pV-Kennlinie . Aus dem Modelldruckwert und der Korrekturgröße wird vorteil¬ hafterweise ein modifizierter Modelldruckwert gebildet, welcher hochpassgefiltert wird und welcher zum tiefpassgefilterten Signal des Drucksensors zur Bildung des Gesamtdrucksignals addiert wird.
Das Signal des Drucksensors wird vorteilhafterweise mit einem Tiefpassfilter vorgefiltert, dessen Zeitkonstante geringer ist als die Zeitkonstante des Tiefpassfilters zur Bildung des Signals, welches zur Berechnung des Gesamtsignals verwendet wird. Sie wird insbesondere im Bereich zwischen 5 ms und 15 ms, insbesondere zu 10 ms gewählt, im Falle System mit 2-Kolbenpumpe wie auch in Systemen mit Linearaktuator . Das Signal des
Drucksignals wird also gewissermaßen zunächst mit einem ersten Tiefpassfilter vorgefiltert. Danach wird es noch einmal tiefpassgefiltert mit einer höheren Zeitkonstante, bevor es zu dem hochpassgefilterten Modellsignal addiert wird.
Die Bremsenkennlinie wird bevorzugt während des Betriebs der Bremsanlage gelernt. Das heißt, während eines jeweiligen Bremsvorganges und wenn sowohl das Signal des Drucksensors als auch die Information über das verschobene Bremsvolumen möglichst ungestört und damit präzise vorliegen, dies erfolgt bevorzugt nur in Anlagen mit Linearaktuator.
Bevorzugt werden Staudruckeffekte modelliert und bei der Bildung des Gesamtsignals berücksichtigt. Staudruckeffekte entstehen insbesondere dadurch, dass die Bremsflüssigkeit schnell und/oder abrupt durch die hydraulischen Leitungen gepresst wird. Das Modell der Staudruckeffekte wird bevorzugt verwendet, um das Signal des Drucksensors zu korrigieren. Der Staudruck setzt sich im Wesentlichen aus einem Beschleunigungsanteil und einem Geschwindigkeitsanteil zusammen. Der Beschleunigungsanteil ist proportional zur Beschleunigung der Geschwindigkeit in den Bremsleitungen und der Geschwindigkeitsanteil ist proportional zur Strömungsgeschwindigkeit. In Bezug auf die Bremsanlage wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst mit Mitteln zur Durchführung eines oben beschriebenen Verfahrens. Diese Mittel umfassen bevorzugt eine Steuer- und Regeleinheit, die signaleingangsseitig mit einem Drucksensor und einem Sensor einer Erfassung des Zustandes der Druckbereitstellungseinrichtung, insbesondere ein Sensor zur Erfassung der Motorlage und/oder des Verfahrweges eines Druckkolbens, ver¬ bunden ist.
Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass durch die beschriebene Generierung eines Drucksignales für die Druckregelung in einer Bremsanlage eine besonders präzise und gleichzeitig reaktionsschnelle Regelung ermöglicht wird, wo- durch Sicherheit, Fahrkomfort und auch Lebenszeit der Brems¬ anlage vergrößert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer
Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen in stark schematisierter Darstellung:
FIG. 1 eine Bremsanlage in einer bevorzugten Ausführungsform,
FIG. 2 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens in einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
FIG. 3 einen beispielhaften Verlauf verschiedener Signale, und
FIG. 4 ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens in einer zweiten bevorzugten Ausführungsform.
Gleiche Teile sind in allen Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen . In FIG. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsanlage 1 dargestellt. Die Bremsanlage umfasst einen mittels eines Betätigungs- bzw. Bremspedals la betätigbaren Haupt¬ bremszylinder 2, eine mit dem Hauptbremszylinder 2 zusammen wirkende Simulationseinrichtung 3, einen dem Hauptbremszylinder 2 zugeordneten, unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter 4, eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5, welche durch eine Zylinder-Kolben-Anordnung mit einem hydraulischen Druckraum 37 gebildet wird, deren Kolben 36 durch einen elektromechanischen Aktuator verschiebbar ist, eine elektrisch steuerbare Druckmodulationseinrichtung zum Einstellen radindividueller
Bremsdrücke und eine elektronische Steuer- und Regeleinheit 12.
Eine nicht näher bezeichnete Druckmodulationseinrichtung um- fasst beispielsgemäß je hydraulisch betätigbare Radbremsen 8, 9,
10 ,11 und je betätigbarer Radbremse 8, 9, 10, 11 eines nicht dargestellten Kraftfahrzeuges ein Einlassventil 6a-6d und ein Auslassventil 7a-7d, die paarweise über Mittenanschlüsse hydraulisch zusammengeschaltet und an die Radbremsen 8, 9, 10,
11 angeschlossen sind. Die Eingangsanschlüsse der Einlassventile 6a-6d werden mittels Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b mit Drücken versorgt, die in einer „Brake-by-Wire"-Betriebsart aus einem Systemdruck abgeleitet werden, der in einer an den Druckraum 37 der Druckbereitstellungseinrichtung 5 angeschlossenen Systemdruckleitung 38 vorliegt. Die Bremsen 8, 9 sind dabei an einen ersten Bremskreis 27, die Bremsen 10, 11 an einen zweiten Bremskreis 33 hydraulisch angeschlossen.
Den Einlassventilen 6a-6d ist jeweils ein zu den Bremskreis¬ versorgungsleitungen 13a, 13b hin öffnendes Rückschlagventil 50a-50d parallel geschaltet . In einer Rückfallbetriebsart werden die Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b über hydraulische Leitungen 22a, 22b mit den Drücken der Druckräume 17, 18 des Hauptbremszylinders 2 beaufschlagt. Die Ausgangsanschlüsse der Auslassventile 7a-7d sind über eine Rücklaufleitung 14b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 verbunden. Der Hauptbremszylinder 2 weist in einem Gehäuse 21 zwei hintereinander angeordnete Kolben 15, 16 auf, die die hydraulischen Druckräume 17, 18 begrenzen. Die Druckräume 17, 18 stehen einerseits über in den Kolben 15, 16 ausgebildete radiale Bohrungen sowie entsprechende Druckausgleichsleitungen 41a, 41b mit dem Druckmittelvorratsbehälter 4 in Verbindung, wobei die Verbindungen durch eine Relativbewegung der Kolben 17, 18 im Gehäuse 21 absperrbar sind. Die Druckräume 17, 18 stehen an¬ dererseits mittels der hydraulischen Leitungen 22a, 22b mit den bereits genannten Bremskreisversorgungsleitungen 13a, 13b in Verbindung .
In der Druckausgleichsleitung 41a ist ein stromlos offenes Ventil 28 enthalten. Die Druckräume 17, 18 nehmen nicht näher be¬ zeichnete Rückstellfedern auf, die die Kolben 15, 16 bei unbetätigtem Hauptbremszylinder 2 in einer Ausgangslage positionieren. Eine Kolbenstange 24 koppelt die Schwenkbewegung des Bremspedals la infolge einer Pedalbetätigung mit der Translationsbewegung des ersten Hauptbremszylinderkolbens 15, dessen Betätigungsweg von einem, vorzugsweise redundant aus¬ geführten, Wegsensor 25 erfasst wird. Dadurch ist das entsprechende Kolbenwegsignal ein Maß für den Bremspedalbetäti¬ gungswinkel. Es repräsentiert einen Bremswunsch des Fahr- zeugführers .
In den an die Druckräume 17, 18 angeschlossenen Leitungsab¬ schnitten 22a, 22b ist je ein Trennventil 23a, 23b angeordnet, welches als ein elektrisch betätigbares, vorzugsweise stromlos offenes, 2/2-Wegeventil ausgebildet ist. Durch die Trennventile 23a, 23b kann die hydraulische Verbindung zwischen den
Druckräumen 17, 18 des Hauptbremszylinders und den Brems¬ kreisversorgungsleitungen 13a, 13b abgesperrt werden. Ein an den Leitungsabschnitt 22b angeschlossener Drucksensor 20 erfasst den im Druckraum 18 durch ein Verschieben des zweiten Kolbens 16 aufgebauten Druck.
Die Simulationseinrichtung 3 ist hydraulisch an den Hauptbremszylinder 2 ankoppelbar und besteht beispielsgemäß im Wesentlichen aus einer Simulatorkammer 29, einer
Simulatorfederkammer 30 sowie einem die beiden Kammern 29, 30 voneinander trennenden Simulatorkolben 31. Der Simulatorkolben 31 stützt sich durch ein in der Simulatorfederkammer 30 angeordnetes elastisches Element (z. B. eine Feder), welches vorteilhafterweise vorgespannt ist, am Gehäuse 21 ab. Die
Simulatorkammer 29 ist mittels eines elektrisch betätigbaren Simulatorventils 32 mit dem ersten Druckraum 17 des Haupt¬ bremszylinders 2 verbindbar. Bei Vorgabe einer Pedalkraft und geöffnetem Simulatorventil 32 strömt Druckmittel vom Haupt¬ bremszylinder-Druckraum 17 in die Simulatorkammer 29. Ein hydraulisch antiparallel zum Simulatorventil 32 angeordnetes Rückschlagventil 34 ermöglicht unabhängig vom Schaltzustand des Simulatorventils 32 ein weitgehend ungehindertes Zurückströmen des Druckmittels von der Simulatorkammer 29 zum Hauptbrems¬ zylinder-Druckraum 17. Andere Ausführungen und Anbindungen der Simulationseinrichtung 3 an den Hauptbremszylinder 2 sind denkbar .
Die elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung 5 ist als eine hydraulische Zylinder-Kolben-Anordnung bzw. ein einkreisiger elektrohydraulischer Aktuator ausgebildet, deren/ dessen Druckkolben 36, welcher den Druckraum 37 begrenzt, von einem schematisch angedeuteten Elektromotor 35 unter Zwischenschaltung eines ebenfalls schematisch dargestellten Ro- tations-Translationsgetriebes betätigbar ist. Ein der Erfassung der Rotorlage des Elektromotors 35 dienender, lediglich schematisch angedeuteter Rotorlagensensor ist mit dem Be- zugszeichen 44 bezeichnet. Zusätzlich kann auch ein Temperatursensor zum Sensieren der Temperatur der Motorwicklung verwendet werden.
Der durch die Kraftwirkung des Kolbens 36 auf das in dem Druckraum 37 eingeschlossene Druckmittel erzeugte Aktuatordruck wird in die Systemdruckleitung 38 eingespeist und mit einem vorzugsweise redundant ausgeführten Drucksensor 19 erfasst. Bei geöffneten Zuschaltventilen 26a, 26b gelangt das Druckmittel in die Radbremsen 8, 9, 10, 11 zu deren Betätigung. Durch Vor- und Zurückschieben des Kolbens 36 erfolgt so bei geöffneten Zus¬ chaltventilen 26a, 26b bei einer Normalbremsung in der „Bra- ke-by-Wire"-Betriebsart ein Radbremsdruckaufbau und -abbau für alle Radbremsen 8, 9, 10, 11. Beim Druckabbau strömt dabei das vorher aus dem Druckraum 37 in die Radbremsen 8, 9, 10, 11 verschobene Druckmittel auf dem gleichen Wege wieder in den Druckraum 37 zurück. Dagegen strömt bei einer Bremsung mit radindividuell unterschiedlichen, mit Hilfe der Einlass- und Auslassventile 6a-6d, 7a-7d geregelten Radbremsdrücken (z. B. bei einer Antiblockierregelung (ABS-Regelung) ) der über die Auslassventile 7a-7d abgelassene Druckmittelanteil in den Druckmittelvorratsbehälter 4 und steht somit zunächst der Druckbereitstellungseinrichtung 5 zur Betätigung der Radbremsen 8, 9, 10, 11 nicht mehr zur Verfügung. Ein Nachsaugen von
Druckmittel in den Druckraum 37 ist durch ein Zurückfahren des Kolbens 36 bei geschlossenen Zuschaltventilen 26a, 26b möglich.
In der Steuer- und Regeleinheit 12 ist ein oben beschriebenes Verfahren, welches in einer bevorzugten Ausführungsform in Zusammenhang mit FIG. 2 und einer weiteren bevorzugten Ausführungsform im Zusammenhang mit FIG. 4 besprochen wird, softwaremäßig implementiert. Die Steuer- und Regeleinheit 12 ist signaleingangsseitig mit dem Drucksensor 19 verbunden, dessen Signal ihr den aktuell herrschenden Systemdruck liefert.
Ein Verfahren in einer bevorzugten Ausführungsform ist schematisch in FIG. 2 dargestellt. Ein von dem Drucksensor 19 aufgrund des gemessenen Druckes bereitgestelltes Drucksignal 70 wird in einem Block 76 mit einem Tiefpassfilter tiefpassge- filtert, woraus ein tiefpassgefiltertes Drucksignal 84 re¬ sultiert. Das Drucksignal 84 entspricht damit dem niederfre¬ quenten Anteil des ungefilterten Signals 70. Die hochfrequenten Anteile des Signals 70, die auf Staudrücken und Druckstörungen basieren, sind in dem Signal 84 ausgefiltert.
Ein Signal 90 wird mit Hilfe des durch die Druckbereitstel¬ lungseinrichtung 5 verschobenen Druckmittelvolumens und einer pV-Kennlinie, die den Druck als Funktion des verschobenen Volumens beschreibt, berechnet. Das Signal 90 wird in einem Block 96 hochpassgefiltert , woraus ein hochpassgefiltertes Signal 102 resultiert. Das auf diese Weise hochpassgefilterte Signal 102 weist nur noch hochfrequente Anteile des Signals 90 auf, das niederfrequente Verhalten ist nicht mehr vorhanden. Das Signal 102 repräsentiert auf diese Weise schnelle Druckänderungen. Die beiden Filterungen in den Blöcken 76 und 96 verwenden bevorzugt Filter mit den gleichen Zeitkonstanten. In einem Addierschritt 120 werden die beiden Signale 84, 102 addiert, woraus ein Gesamtdrucksignal 126 resultiert. Das niederfrequente Verhalten des Gesamtdrucksignales 126 ist gegeben durch das niederfrequente Verhalten des Signals 70 des Drucksensors, während das hochfrequente Verhalten durch das Signal 90 gegeben ist. Das Gesamtdrucksignal 126 wird in einem Block 130 zur Druckregelung in der Bremsanlage 1 verwendet.
Ein beispielhafter Signalverlauf aus einer Simulation des Verfahrens bei einem Bremsvorgang ist in der FIG. 3 dargestellt. Auf der x-Achse 134 ist die Zeit aufgetragen, während auf der y-Achse 136 der Druck dargestellt ist. Eine Kurve 140 (Requested Pressure) stellt den angeforderten Druck bzw. Solldruck während eines Bremsvorganges dar. Die Druckanforderung kann basieren auf einem Bremswunsch des Fahrers und/oder auf von einem Fahrsi- cherheits- und/oder Fahrassistenzsystem geforderten Druck.
Eine Kurve 150 (Measured System Pressure) zeigt das Signal des von dem Drucksensor 19 gemessenen Druckes. Eine Kurve 156 (Lowpassfiltered System Pressure) zeigt das tiefpassgefilterte Signal der Kurve 150. Dieses enthält deutlich weniger
Schwingungen in kleinen Zeitskalen als das ungefilterte Signal gemäß Kurve 150. Eine Kurve 162 (WheelPressure) zeigt den in der Simulation bestimmten Druck in den Radbremsen, welcher viele hochfrequente Anteile enthält, die aus den oben beschrieben Störeinflüssen resultieren, und sich daher zur Druckregelung nicht eignet.
Eine Kurve 168 (Model Pressure) zeigt ein mit Hilfe des ver- schobenen Volumens und einer pV-Kennlinie gewonnenes Druck¬ signal. Das hochpassgefilterte Modellsignal gemäß Kurve 168 (Hipassfiltered Model Pressure) wird durch eine Kurve 172 repräsentiert . Eine Kurve 176 (Combined Signal) schließlich repräsentiert ein kombiniertes Drucksignal, welches aus der Addition des hoch¬ passgefilterten Modellsignals gemäß Kurve 172 und dem tief- passgefilterten Signal des Drucksensors gemäß Kurve 156 her¬ vorgeht .
Ein Verfahren in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird in Zusammenhang mit FIG. 4 besprochen. Ein von dem Drucksensor 19 aufgrund des gemessenen Druckes bereitgestelltes Drucksignal 70 wird in einem Block 76 mit einem Tiefpassfilter tiefpass- gefiltert, woraus ein tiefpassgefiltertes Drucksignal 84 re¬ sultiert. Das Drucksignal 84 entspricht damit dem niederfre- quenten Anteil des ungefilterten Signals 70. Die hochfrequenten Anteile des Signals 70, die auf Staudrücken und Druckstörungen basieren, sind in dem Signal 84 ausgefiltert.
Ein Signal 200 ist ein Modelldrucksignal, welches beispielsgemäß auf folgende Weise berechnet wird. Aus dem Drehwinkel des
Linearaktuators der Druckbereitstellungseinrichtung 5 und der Ventilaktivierung der Zuschaltventile 26a, 26b und/oder Einlassventile 6a-6d und/oder Auslassventile 7a-7d wird ein Sattelvolumen errechnet, d.h. es wird bestimmt wieviel
Bremsmittel in die jeweilige Radbremse 8, 9, 10, 11 geströmt ist. Mit Hilfe einer Bremsenkennlinie, insbesondere einer
pV-Kennlinie wird nun ein Bremsdruck abgeschätzt. Hierbei ist zu beachten, dass je nach Anzahl der zugleich befüllten Radbremsen 8, 9, 10, 11 eine andere pV-Kennlinie gilt, die hier vereinfachend pV-Kennlinie genannt wird.
Aus der Differenz zwischen dem auf diese Weise gewonnenen Modelldruck und dem Gesamtdruck wird eine Korrekturgröße ge¬ bildet, die den Modelldruck langsam, beispielsweise mit einer Zeitkonstanten von T = 300 ms, an den Sensordruck 70 heranführt. Auf diese Weise wird ein neuer Modelldruck gebildet, der nun als Signal 200 für die nächste Bestimmung des Gesamtdruckes verwendet wird . Das Signal 200 wird in einem Block 206 hochpassgefiltert, woraus ein hochpassgefiltertes Signal 210 resultiert. Das auf diese Weise hochpassgefilterte Signal 210 weist nur noch hochfrequente Anteile auf, das niederfrequente Verhalten ist nicht mehr vorhanden. Das Signal 210 repräsentiert auf diese Weise schnelle Druckänderungen. Die beiden Filterungen in den Blöcken 76 und 206 verwenden bevorzugt Filter mit der gleichen Zeitkonstanten. In einem Addierschritt 220 werden die beiden Signale 84, 210 addiert, woraus ein Gesamtdrucksignal 226 resultiert. Das niederfrequente Verhalten des Gesamtdrucksignales 226 ist gegeben durch das niederfrequente Verhalten des Signals 70 des Drucksensors, während das hochfrequente Verhalten durch das Signal 200 gegeben ist. Das Gesamtdrucksignal 226 wird in einem Block 240 zur Druckregelung in der Bremsanlage 1 verwendet.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage (1), umfassend
• hydraulisch betätigbare Radbremsen (8, 9, 10, 11), wobei jeweils zwei Radbremsen (8, 9; 10, 11) einem Bremskreis
(27, 33) zugeordnet sind;
• zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (6a-6d, 7a-7d) je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke ;
· einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4); und
• eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (5) zum bedarfsweisen Druckaufbau in den Radbremsen (8, 9, 10, 11) mit wenigstens einem hyd- raulischen Druckraum (37), wobei der Druckraum (37) durch jeweils ein Zuschaltventil (26a, 26b) mit einem Bremskreis (27, 33) verbunden oder getrennt werden kann; wobei der von der Druckbereitstellungseinrichtung (5) bereitgestellte Druck mit einem Drucksensor (19) gemessen wird, und wobei zur Druckregelung in den Radbremsen (8, 9,
10, 11) mit Hilfe der Druckbereitstellungseinrichtung (5) ein Drucksignal verwendet wird,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Signal (70) des Drucksensors (19) mit einem Tief- passfilter (76) gefiltert wird, und dass aus dem von der
Druckbereitstellungseinrichtung (5) verschobenen Bremsmittelvolumen und einer Bremsenkennlinie ein Modell¬ druckwert (90, 200) berechnet wird, und dass der Modell¬ druckwert (90, 200) mit einem Hochpassfilter (96, 206) gefiltert wird, und dass beide gefilterten Signale (84; 102,
210) zu einem Gesamtdrucksignal (126, 226) addiert werden, wobei dieses Gesamtdrucksignal (126, 226) zur Druckregelung verwendet wird. Verfahren nach Anspruch 1, wobei für den Tiefpassfilter (76) und den Hochpassfilter (96) dieselbe Zeitkonstante verwendet werden .
Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Wert der Zeitkonstanten zwischen 50 ms und 150 ms, insbesondere zu 100 ms, gewählt wird .
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zur Berechnung des Modelldruckwertes (90) aus der Laufzeit der Druckbereitstellungseinrichtung (5) und der Ventilaktivierung der Zuschaltventile (26a, 26b) ein Bremssattel¬ volumen berechnet wird, und wobei aus diesem Bremssat¬ telvolumen mit Hilfe der Bremsenkennlinie der Modell¬ druckwert (90) berechnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei aus der Abweichung zwischen Modelldruckwert (90) und dem Gesamt¬ signal (126) eine Korrekturgröße gebildet wird, durch die der Modelldruckwert (90) an das Gesamtsignal (126) herangeführt wird .
Verfahren nach Anspruch 5 , wobei aus dem Modelldruckwert (90) und der Korrekturgröße ein modifizierter Modelldruckwert (200) gebildet wird, welcher hochpassgefiltert wird und welcher zum tiefpassgefilterten Signal des Drucksensors (19) zur Bildung des Gesamtdrucksignals (226) addiert wird.
Verfahren nach Anspruch 6, wobei das Signal (70) des Drucksensors (19) mit einem Tiefpassfilter vorgefiltert wird, dessen Zeitkonstante geringer ist als die Zeitkon¬ stante des Tiefpassfilters zur Bildung des Signals, welches zur Berechnung des Gesamtdrucksignals verwendet wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Bremsenkennlinie während des Betriebs der Bremsanlage (1) gelernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei Stau¬ druckeffekte modelliert werden und bei der Bildung des Gesamtdrucksignals berücksichtigt werden.
Bremsanlage (1) umfassend
• hydraulisch betätigbare Radbremsen (8, 9, 10, 11), wobei jeweils zwei Radbremsen (8, 9; 10, 11) einem Bremskreis (27, 33) zugeordnet sind;
• zumindest ein elektrisch betätigbares Radventil (6a-6d, 7a-7d) je Radbremse zum Einstellen radindividueller Bremsdrücke ;
• einen unter Atmosphärendruck stehenden Druckmittelvorratsbehälter (4);
• eine elektrisch steuerbare Druckbereitstellungseinrichtung (5) zum bedarfsweisen Druckaufbau in den Radbremsen (8, 9, 10, 11) mit wenigstens einem hyd¬ raulischen Druckraum (37), wobei der Druckraum (37) durch jeweils ein Zuschaltventil (26a, 26b) mit einem
Bremskreis (27, 33) verbunden oder getrennt werden kann;
• einen Drucksensor (19), welcher den von der Druckbereitstellungseinrichtung (5) bereitgestellte Druck misst; und
• eine elektronische Steuer- und Regeleinheit (12), dadurch gekennzeichnet, dass
in der elektronischen Steuer- und Regeleinheit ein Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche durchgeführt wird.
PCT/EP2017/053243 2016-02-26 2017-02-14 Verfahren zum betreiben einer bremsanlage und bremsanlage WO2017144306A1 (de)

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DE102016203117.1A DE102016203117A1 (de) 2016-02-26 2016-02-26 Verfahren zum Betreiben einer Bremsanlage und Bremsanlage

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