WO2018099763A1 - Bremssystem und verfahren zum betreiben eines bremssystems - Google Patents

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pressure
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master cylinder
brake
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PCT/EP2017/079879
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Andreas Neu
Jürgen Böhm
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Continental Teves Ag & Co. Ohg
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    • B60T8/48—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 connecting the brake actuator to an alternative or additional source of fluid pressure, e.g. traction control systems
    • B60T8/4809—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems
    • B60T8/4827—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems
    • B60T8/4863—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems closed systems
    • B60T8/4872—Traction control, stability control, using both the wheel brakes and other automatic braking systems in hydraulic brake systems closed systems pump-back systems

Definitions

  • the invention relates to a brake system, comprising a brake circuit with two hydraulically actuated wheel brakes, each hydraulically actuated wheel brake an inlet valve and an exhaust valve, a master cylinder, a pressure fluid reservoir, a pump, and a first isolation valve, by which the hydraulically actuated wheel brakes hydraulically separated from the master cylinder can be. It further relates to a method for operating such a brake system.
  • the wheel brakes are hydraulically actuatable together with and also independently of a pedal operation.
  • pressure can be built up independently or the driver can be supported in a braking operation by active pressure build-up in the sense of a brake booster.
  • control processes such as ABS can be carried out.
  • the object of the invention is based is to improve at a top ⁇ be signed braking system, the pressure position to the effect that this is done as quickly as possible, precise, quiet, low wear and without vibrations or loud noises. Furthermore, a method for operating such a brake system should be specified.
  • this object is fiction, ⁇ solved according to the fact that the master cylinder comprises exactly one main pressure chamber, wherein a separating valve is provided, through which the main pressure chamber of the master cylinder can be hyd ⁇ raulisch separated from the suction side of the pump, in particular piston pump, and wherein pump suction side between the piston pump and pressure fluid reservoir a switching valve is provided.
  • the invention is based on the consideration that in a brake system with a pump for active pressure build-up in the brakes a precise pressure build-up would be desirable.
  • a precise pressure build-up would be desirable.
  • the volume of the (tandem) master cylinder is sucked, and thus no freely selectable Pedalweg-Raddruck curve is ⁇ adjustable.
  • the two separating valves are designed analogously and / or as overflow valves.
  • the piston pump is preferably warrantybil ⁇ det as a three-piston pump. In alternative embodiments, only one, two or a different number of pistons can be provided.
  • two electromechanical wheel brakes are provided, which are part of a second brake circuit.
  • the two hydraulically betätig ⁇ cash or hydraulic wheel brakes and front wheel brakes which are preferably Both electromechanical brakes are designed as rear wheel brakes.
  • the pressure setting in the electromechanical brakes and the pressure setting in the hydraulic wheel brakes are preferably carried out by a common control unit.
  • the master cylinder is designed as a tandem master cylinder, wherein a further hydraulic brake circuit is provided, which is hydraulically ver ⁇ connected with a chamber of the tandem master cylinder.
  • a low-pressure feed is provided on the pump suction side.
  • pressure relief via the outlet valve z. the volume is temporarily stored in the ABS.
  • the low-pressure accumulator is preferably arranged between the respective outlet valve and the pressure fluid reservoir or reservoir.
  • a check valve is preferably arranged, which allows the flow of pressure medium from the low pressure accumulator in the direction of the pressure medium reservoir and locks in the opposite direction.
  • the first isolation valve is preferably a check valve connected in parallel, which allows a pressure medium flow from the master cylinder in the direction of the wheel brakes and locks in the opposite direction.
  • the second isolation valve is advantageously a return ⁇ check valve connected in parallel, which is a pressure medium flow from the master cylinder in the direction of the pump he ⁇ leaves and locks in the opposite direction.
  • a control and regulating unit is provided in which a plurality of pV curves is stored, which can be selected as needed to adjust the wheel brake pressure.
  • the above-mentioned object is achieved according to the invention by controlling the pump and the two separating valves to set a pressure in the pressure chamber of the master cylinder and the wheel pressures.
  • valve currents of the two separating valves are calculated using the pump flow rate, the wheel brake volume flow and a volume flow in or from ei ⁇ nem reservoir, which results from the difference between pump and Radbremsvolumenstroms, and wherein these valve ⁇ currents are adjusted.
  • both isolation valves are each operated at ih ⁇ rem operating point.
  • the operating point in each case denotes the partially opened state of the valve, which allows a desired volume flow under given boundary conditions of differential pressure, temperature and electrical activation.
  • the pump is advantageously controlled such that the pump volume flow is greater than the maximum of the volume flow in the wheel brakes and a volume flow in / out of the reservoir.
  • the advantages of the invention are, in particular, that during braking each setpoint to be determined can be determined separately by the manipulated variables of the associated isolation valves.
  • the pump speed can be determined by a simple maximum value formation.
  • the computational effort to determine the required setpoints is low, so that the braking system is real-time capable. It allows a fast pressure setting of the target pressure.
  • An exact pressure position is ensured by the overflow control and is additionally supported by the sensors.
  • a slight pressure Stel ⁇ lung is achieved by operation of the pump with the ge ⁇ least possible speed, which enables the print position.
  • a low-wear pressure position is made possible by the continuous analog operation of the isolation valves and the simultaneous operation of the pump without pressure on the suction side.
  • the master brake cylinder Due to the fact that the master brake cylinder has only one pressure chamber, there is less volume requirement in the brake system than in a version with two chambers. In addition, the space requirement in the engine compartment is lower.
  • the master cylinder pressure and thus the pedal force or reaction to the driver can be essentially freely specified in the brake system described. Different characteristics (pV characteristics) can vary depending on the situation such. B. regenerative braking, sports mode or personalized depending on the driver created and activated.
  • FIG. illustrated brake system 2 comprises two ei ⁇ nem first brake circuit I hydraulically associated wheel brakes 4, 6.
  • the wheel brake 4 is a front left wheel brake and the wheel brake 6 is a front left wheel brake.
  • the brake system 2 further comprises two further wheel brakes 8, 10, which are assigned to a two ⁇ th brake circuit II.
  • the wheel brakes 8, 10 are designed as electromechanical wheel brakes and are controlled by a control and regulating unit 12, which also adjusts the wheel brake pressures in the wheel brakes 4, 6.
  • a master cylinder 14 comprises a single pressure chamber 16 into which a pressure piston 18 is displaced upon actuation of a brake pedal 20 which is coupled to the pressure piston 18 by means of a piston rod 22.
  • a first separation ⁇ valve 32 is connected in a first separation ⁇ valve 32.
  • the separating valve 32 is analogous ansteu ⁇ erbar and acts as a spill valve.
  • the first separation valve 32 is switched hyd ⁇ raulisch parallel a check valve 36 which blocks a flow of pressure medium from the direction of the wheel brakes 4, 6 in the direction of the master cylinder 14 and allows in the opposite direction.
  • a preferably redundantly designed pressure sensor 30 measures the pressure in the main brake line 28.
  • the master cylinder line 28 opens into a first wheel brake supply line 44, which opens into the wheel brake 4.
  • a downshift valve 50 is connected in parallel, which a return flow of braking means from the wheel 4 in the direction of the master cylinder 14 he ⁇ leaves and blocks in the opposite direction.
  • a normally closed outlet valve 56 is connected between Check valve 50 and an outlet conduit 54 .
  • the off ⁇ lasstechnisch 54 is hydraulically connected to a pressure medium reservoir. With the outlet 54, a low-pressure accumulator 66 is connected, in which in pressure drops via the exhaust valve z. B. in the ABS between the volume bagespei ⁇ chert.
  • a check valve 70 is ge ⁇ switches, which he leaves a flow of pressure medium from the wheel ⁇ brake 4 in the direction of the pressure medium reservoir 62 ⁇ and locks in the opposite direction.
  • a normally closed switching valve 74 is also connected in the outlet line 54.
  • the main brake line 28 also opens into a wheel brake supply line 80.
  • a normally open inlet valve 88 is connected to which a downshift valve 90 is connected in parallel ⁇ which allows a return of Bremsmit ⁇ tel from the wheel brake 6 in the direction of the master cylinder 14 and locks in the opposite direction.
  • a normally closed exhaust valve 92 is connected between the check valve 50 and the outlet line 54.
  • a ⁇ be vorzugt redundantly executed pressure sensor 84 measures the pressure in the Radbremszuschreib effet 80th
  • a pump 100 which is driven by a pump motor 102, is designed as a three-piston pump.
  • the pump may also have a different number of pistons, in particular one, two, or four or more pistons.
  • On each piston check valves are arranged on the pump side and suction side.
  • a second isolation valve 108 is arranged between Master cylinder 14 and suction side of the pump 100.
  • the two separating valves 32, 108 are designed as overflow valves.
  • the brake system 2 allows the provision of a brake booster by the targeted control of the pump 100.
  • An electro-hydraulic simulator is achieved by the analog valve control of the driver default. Both valves are driven by electrical current flowing through their coils. The current is determined from the opening current ⁇ characteristic, ie the relationship between ge ⁇ desired differential pressure and coil current. The input value in the opening current characteristic resulting from the sum of a given set pressure difference on the valve and an offset value from a given Kochströmkennfeld as a function of target ⁇ pressure differential, flow rate and temperature.
  • a method for operating the brake system 2 which will be described below, is performed in the control unit 12.
  • Bremssys ⁇ tem 2 are in a normal braking, ie a braking without control operations such as ABS, ASR or ESP, two setpoints ein ⁇ deliver, namely the master cylinder pressure, ie the pressure in the pressure chamber of the master cylinder and the pressure in the wheel brakes.
  • the pump 100 and the two separating valves 32, 108 are used.
  • the argument of the respective characteristic function is in each case the temporal line integral over a predetermined period of the volume flow, resulting in a volume to which the respective pressure results from the PV characteristic curve or pressure-volume characteristic.
  • Overflow offset I (P) and overflow offset (Q, P) are characteristic curves. These characteristics depend on the type of valve and its construction. I (P) describes the relationship between the necessary current to just keep a valve closed at a given pressure. The overflow offset describes the impact on the target pressure P, with which one evaluates the opening ⁇ current characteristic in order to set the desired pressure P as best as possible at a given flow rate and pressure. This surcharge is also dependent on the temperature in a further refinement.
  • MAX (Qwhi / Qres) is a function that returns the maximum value from their argu ⁇ ments.
  • control and regulating unit 12 are preferably several pedal characteristics (distance / delay, force / distance) deposited, which can be advantageously selected by the driver.
  • the relationships described in the respective pedal characteristic are realized by the regulation of the Radbremsdru ⁇ ckes in relation to the pressure in the master cylinder, the Driver on the pedal 20 feels, and the need-stungs ⁇ supply of additional volume through the isolation valve 108 from the low pressure accumulator 66th
  • the brake system 2 allows a both axle- and radindi ⁇ viduelles brake blending.
  • the signal of the displacement sensor 24 and / or the signal of the pressure sensor 30 ⁇ is used.
  • the brake booster is un ⁇ ter using a characteristic that parameterizes the relationship between pedal travel and master brake cylinder target pressure and another characteristic that parameterizes the relation between pedal travel and Radsolltik. Such characteristics are used in particular also in a regenerative braking operation.
  • the setpoint is not only dependent on the current pedal position (and the master cylinder pressure) but also on the previous history.

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Abstract

Bremssystem (2), umfassend einen Bremskreis (I) mit zwei hydraulisch betätigbaren Radbremsen (4, 6); je hydraulisch betätigbarer Radbremse (4, 6) ein Einlassventil (58, 88) und ein Auslassventil (56, 92); einen Hauptbremszylinder (14); einen Druckmittelvorratsbehälter (62); eine Pumpe (100), insbesondere Kolbenpumpe (100); ein erstes Trennventil (32), durch das die hydraulisch betätigbaren Radbremsen (4, 6) hydraulisch von dem Hauptbremszylinder (14) getrennt werden können; wobei der Hauptbremszylinder (14) genau eine Hauptdruckkammer (16) aufweist, und wobei ein zweites Trennventil (108) vorgesehen ist, durch das die Hauptdruckkammer (16) des Hauptbremszylinders (14) von der Saugseite der Kolbenpumpe (100) hydraulisch getrennt werden kann, und wobei pumpensaugseitig zwischen Pumpe (100) und Druckmittelvorratsbehälter (62) ein Schaltventil (74) vorgesehen ist, sowie Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems (2), wobei zur Einstellung eines Druckes in der Druckkammer (16) des Hauptbremszylinders (14) und der Raddrücke die Pumpe (100) und die beiden Trennventile (32, 108) angesteuert werden.

Description

BremsSystem und Verfahren zum Betreiben eines BremsSystems
Die Erfindung betrifft ein Bremssystem, umfassend einen Bremskreis mit zwei hydraulisch betätigbaren Radbremsen, je hydraulisch betätigbarer Radbremse ein Einlassventil und ein Auslassventil, einen Hauptbremszylinder, einen Druckmittelvorratsbehälter, eine Pumpe, und ein erstes Trennventil, durch das die hydraulisch betätigbaren Radbremsen hydraulisch von dem Hauptbremszylinder getrennt werden können. Sie betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bremssystems.
Bei einem oben beschriebenen Bremssystem sind mit Betätigung eines Pumpenmotors die Radbremsen hydraulisch zusammen mit und auch unabhängig von einer Pedalbetätigung betätigbar. Auf diese Weise kann selbständig Druck aufgebaut werden bzw. der Fahrer kann bei einem Bremsvorgang durch aktiven Druckaufbau im Sinne einer Bremskraftverstärkung unterstützt werden. Zudem können Regelvorgänge wie ABS durchgeführt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem oben be¬ schriebenen Bremssystem die Druckstellung dahingehend zu verbessern, dass diese möglichst schnell, präzise, leise, verschleißarm und ohne Vibrationen oder laute Geräusche erfolgt. Weiterhin soll ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Bremssystems angegeben werden.
In Bezug auf das Bremssystem wird diese Aufgabe erfindungs¬ gemäß dadurch gelöst, dass der Hauptbremszylinder genau eine Hauptdruckkammer aufweist, wobei ein Trennventil vorgesehen ist, durch das die Hauptdruckkammer des Hauptbremszylinders von der Saugseite der Pumpe, insbesondere Kolbenpumpe, hyd¬ raulisch getrennt werden kann, und wobei pumpensaugseitig zwischen Kolbenpumpe und Druckmittelvorratsbehälter ein Schaltventil vorgesehen ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass bei einem Bremssystem mit einer Pumpe zum aktiven Druckaufbau in den Bremsen ein präziser Druckaufbau wünschenswert wäre. Bei be¬ kannten Bremssystemen mit einem Tandemhauptbremszylinder und einem pumpenseitigen elektrischen Umschaltventil wird das Volumen aus dem (Tandem) -Hauptzylinder gesaugt, und somit ist keine frei wählbare Pedalweg-Raddruck Kennlinie ein¬ stellbar .
Wie nunmehr erkannt wurde, lässt sich die präzise Druckstel¬ lung realisieren, indem die Pumpe sich jeweils bedarfsweise mit einem Trennventil von der Pumpe und dem einfachen Haupt¬ bremszylinder abtrennen lässt. Diese Konfiguration erlaubt auf einfache und schnelle Art die Berechnung der notwendigen Sollgrößen, so dass das Bremssystem schnell und zuverlässig den Fahrerbremswunsch umsetzen kann.
Vorteilhafterweise sind die beiden Trennventile analog und/oder als Überströmventile ausgeführt.
Die Kolbenpumpe ist bevorzugt als Dreikolbenpumpe ausgebil¬ det. In alternativen Ausgestaltungen können auch nur ein, zwei oder eine andere Anzahl an Kolben vorgesehen sein.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind zwei elektromecha- nische Radbremsen vorgesehen, die Teil eines zweiten Bremskreises sind. Bevorzugt sind die beiden hydraulisch betätig¬ baren bzw. hydraulischen Radbremsen Vorderradbremsen und die beiden elektromechanischen Bremsen sind als Hinterradbremsen ausgebildet. Die Druckeinstellung bei den elektromechanischen Bremsen und die Druckeinstellung bei den hydraulischen Radbremsen werden bevorzugt von einer gemeinsamen Steuer- und Regeleinheit durchgeführt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist der Hauptbremszylinder als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet, wobei ein weiterer hydraulischer Bremskreis vorgesehen ist, der mit einer Kammer des Tandemhauptbremszylinders hydraulisch ver¬ bunden ist.
Vorteilhafterweise ist pumpensaugseitig ein Niederdruckspei- eher vorgesehen. Im Niederdruckspeicher wird bei Druckabbau- ten über das Auslassventil z.B . im ABS das Volumen zwischen- gespeichert .
Der Niederdruckspeicher ist bevorzugt zwischen dem jeweiligem Auslassventil und dem Druckmittelvorratsbehälter bzw. Reservoir angeordnet.
Zwischen Niederdruckspeicher und Druckmittelvorratsbehälter ist bevorzugt ein Rückschlagventil angeordnet, welches den Druckmittelfluss vom Niederdruckspeicher in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.
Dem ersten Trennventil ist bevorzugt ein Rückschlagventil parallel geschaltet, welches einen Druckmittelfluss vom Hauptbremszylinder in Richtung der Radbremsen erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.
Dem zweiten Trennventil ist vorteilhafterweise ein Rück¬ schlagventil parallel geschaltet ist, welches einen Druck- mittelfluss vom Hauptbremszylinder in Richtung der Pumpe er¬ laubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.
Vorzugsweise ist eine Steuer- und Regeleinheit vorgesehen, in der eine Mehrzahl von pV-Kennlinien hinterlegt ist, die bedarfsweise zur Einstellung des Radbremsdruckes auswählbar sind .
In Bezug auf das Verfahren wird die oben genannte Aufgabe erfindungsgemäß gelöst, indem zur Einstellung eines Druckes in der Druckkammer des Hauptbremszylinders und der Raddrücke die Pumpe und die beiden Trennventile angesteuert werden.
Aus der Pumpendrehzahl wird bevorzugt der Pumpenvolumenstrom berechnet, wobei die Ventilströme der beiden Trennventile berechnet werden mit Hilfe des Pumpenvolumenstroms, des Rad- bremsenvolumenstroms und eines Volumenstroms in oder aus ei¬ nem Reservoir, der sich aus der Differenz zwischen Pumpen- und Radbremsvolumenstroms ergibt, und wobei diese Ventil¬ ströme eingestellt werden.
Vorteilhafterweise werden beide Trennventile jeweils an ih¬ rem Arbeitspunkt betrieben. Der Arbeitspunkt bezeichnet hierbei jeweils den teilgeöffneten Zustand des Ventils, der unter gegebenen Randbedingungen von Differenzdruck, Temperatur und elektrischer Aktivierung einen gewünschten Volumenstrom ermöglicht.
Dazu wird vorteilhafterweise die Pumpe derart angesteuert wird, dass der Pumpenvolumenstrom größer ist als das Maximum von Volumenstrom in den Radbremsen und einem Volumenstrom in/aus dem Reservoir. Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere darin, dass bei einer Bremsung jede zu bestimmende Sollgröße separat durch die Stellgrößen der zugeordneten Trennventile bestimmt werden kann. Die Pumpendrehzahl kann durch eine einfache Maximalwertbildung bestimmt werden. Der Rechenaufwand zur Bestimmung der erforderlichen Sollgrößen ist gering, so dass das Bremssystem echtzeitfähig ist. Es erlaubt eine schnelle Druckstellung des Solldruckes. Eine genaue Druckstellung ist durch die Überströmregelung sichergestellt und wird zusätzlich durch die Sensoren unterstützt. Eine leise Druckstel¬ lung wird erzielt durch den Betrieb der Pumpe mit der ge¬ ringstmöglichen Drehzahl, welche die Druckstellung ermöglicht. Eine verschleißarme Druckstellung wird ermöglicht durch den durchgängig analogen Betrieb der Trennventile und den gleichzeitigen Betrieb der Pumpe ohne Druck auf der Saugseite .
Dadurch, dass der Hauptbremszylinder nur einen Druckraum aufweist besteht im Bremssystem weniger Volumenbedarf als bei einer Ausführung mit zwei Kammern. Zudem ist der Bauraumbedarf im Motorraum geringer. Der Hauptzylinderdruck und damit die Pedalkraft bzw. Rückwirkung auf den Fahrer kann bei dem beschriebenen Bremssystem im Wesentlichen frei vorgegeben werden. Unterschiedliche Kennlinien (pV-Kennlinien) können je nach Situation wie z. B. regenerativem Bremsen, Sportmodus oder auch personalisiert je nach Fahrer angelegt und aktiviert werden.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt die einzige Figur in stark schematisierter Darstellung ein Bremssystem in einer bevorzugten Ausführungsform. Ein in der FIG. dargestelltes Bremssystem 2 umfasst zwei ei¬ nem ersten Bremskreis I hydraulisch zugeordnete Radbremsen 4, 6. Im vorliegenden bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Radbremse 4 eine Radbremse vorne links und die Radbremse 6 ist eine Radbremse vorne rechts. Das Bremssystem 2 weist weiterhin zwei weitere Radbremsen 8, 10 auf, die einem zwei¬ ten Bremskreis II zugeordnet sind. Die Radbremsen 8, 10 sind als elektromechanische Radbremsen ausgebildet und werden von einer Steuer- und Regeleinheit 12 angesteuert, welche auch die Radbremsdrücke in den Radbremsen 4, 6 einstellt.
Ein Hauptbremszylinder 14 umfasst einen einzigen Druckraum 16, in den ein Druckkolben 18 bei Betätigung eines Bremspedals 20 verschoben wird, welches mittels einer Kolbenstange 22 mit dem Druckkolben 18 gekoppelt ist. In eine Hauptbrems¬ leitung 28, die den Druckraum 16 mit den Bremsen 4, 6 des Bremskreises I hydraulisch verbindet, ist ein erstes Trenn¬ ventil 32 geschaltet. Das Trennventil 32 ist analog ansteu¬ erbar und fungiert als Überströmventil.
Dem ersten Trennventil 32 ist ein Rückschlagventil 36 hyd¬ raulisch parallel geschaltet, welches einen Druckmittelfluss aus Richtung der Radbremsen 4, 6 in Richtung des Hauptbremszylinders 14 sperrt und in entgegengesetzter Richtung erlaubt. Ein bevorzugt redundant ausgeführter Drucksensor 30 misst den Druck in der Hauptbremsleitung 28.
Die Hauptbremszylinderleitung 28 mündet in eine erste Radbremszufuhrleitung 44, die in der Radbremse 4 mündet. In die Radbremszufuhrleitung 44 ist ein stromlos offenes Einlass¬ ventil 48 geschaltet, dem ein Rückschaltventil 50 parallel geschaltet ist, welches einen Rückfluss von Bremsmittel aus der Radbremse 4 in Richtung des Hauptbremszylinders 14 er¬ laubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt. Zwischen Rückschlagventil 50 und einer Auslassleitung 54 ist ein stromlos geschlossenes Auslassventil 56 geschaltet. Die Aus¬ lassleitung 54 ist mit einem Druckmittelvorratsbehälter hydraulisch verbunden. Mit der Auslassleitung 54 ist ein Niederdruckspeicher 66 verbunden, in dem bei Druckabbauten über das Auslassventil z. B. im ABS das Volumen zwischengespei¬ chert .
In die Auslassleitung 54 ist ein Rückschlagventil 70 ge¬ schaltet, welches einen Fluss von Druckmittel von der Rad¬ bremse 4 in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters 62 er¬ laubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt. In die Auslassleitung 54 ist weiterhin ein stromlos geschlossenes Schaltventil 74 geschaltet.
Die Hauptbremsleitung 28 mündet weiterhin in einer Radbremszufuhrleitung 80.
In die Radbremszufuhrleitung 80 ist ein stromlos offenes Einlassventil 88 geschaltet, dem ein Rückschaltventil 90 pa¬ rallel geschaltet ist, welches einen Rückfluss von Bremsmit¬ tel aus der Radbremse 6 in Richtung des Hauptbremszylinders 14 erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt. Zwischen Rückschlagventil 50 und der Auslassleitung 54 ist ein stromlos geschlossenes Auslassventil 92 geschaltet. Ein be¬ vorzugt redundant ausgeführter Drucksensor 84 misst den Druck in der Radbremszufuhrleitung 80.
Eine Pumpe 100, die von einem Pumpenmotor 102 angetrieben wird, ist als Dreikolbenpumpe ausgebildet. In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann die Pumpe auch eine andere Zahl an Kolben aufweisen, insbesondere einen, zwei, oder vier oder mehr Kolben. An jedem Kolben sind pumpenseitig und saugseitig jeweils Rückschlagventile angeordnet. Zwischen Hauptbremszylinder 14 und Saugseite der Pumpe 100 ist ein zweites Trennventil 108 angeordnet. Die beiden Trennventile 32, 108 sind als Überströmventile ausgebildet.
Das Bremssystem 2 erlaubt die Bereitstellung einer Bremskraftverstärkung durch die gezielte Ansteuerung der Pumpe 100. Ein elektrohydraulischer Simulator wird erzielt durch die Analogventilsteuerung der Fahrervorgabe. Beide Ventile werden mittels elektrischen Stroms, der durch ihre Spulen fließt angesteuert. Der Strom wird aus der Öffnungsstrom¬ kennlinie ermittelt, also dem Zusammenhang zwischen ge¬ wünschtem Differenzdruck und Spulenstrom. Der Eingangswert in die Öffnungsstromkennlinie ergibt sich aus der Summe von gegebener Solldruckdifferenz am Ventil und einem Offsetwert aus einem gegebenen Überströmkennfeld als Funktion von Soll¬ druckdifferenz, Volumenstrom und Temperatur.
Ein Verfahren zum Betreiben des Bremssystems 2, welches im Folgenden beschrieben wird, wird in der Steuer- und Regeleinheit 12 durchgeführt. Bei dem dargestellten Bremssys¬ tem 2 sind bei einer Normalbremsung, also einer Bremsung ohne Regelvorgänge wie ABS, ASR oder ESP, zwei Sollgrößen ein¬ zustellen, nämlich der Hauptzylinderdruck, d.h. der Druck in der Druckkammer des Hauptbremszylinder und der Druck in den Radbremsen. Zur Einstellung dieser Drücke werden die Pumpe 100 sowie die beiden Trennventile 32, 108 eingesetzt.
Aus dem hydraulischen Schaltplan des Bremssystems 2 ergeben sich für Drücke und Volumenströme die nachfolgend angegebe¬ nen Gleichungen I bis XI, wobei Q jeweils einen Volumenstrom und P jeweils einen Druck bezeichnet. Das Subscript „Whl" bezeichnet dabei die Radbremsen, das Subscript „MCII" be¬ zeichnet das erste Trennventil 32, das Subscript „MCI2" be¬ zeichnet das zweite Trennventil 108, das Subscript „pump" bezeichnet die Pumpe 100, das Subscript „Hz" bezeichnet den Hauptbremszylinder 14, das Subscript „Sys" bezeichnet den Raum der Leitung 28, „v" bezeichnet die Kolbengeschwindig¬ keit im Hauptbremszylinder, „A" bezeichnet die Wirkfläche des Kolbens 18 des Hauptbremszylinders, „Res" steht für Re¬ servoir oder Vorratsbehälter 62. Der Ausdruck „PV-Kennlinie bezeichnet dabei die Druck-Volumen-Kennlinie der Radsättel. Der Ausdruck „PVSys-Kennlinie" bezeichnet dabei die Druck- Volumen-Kennlinie der Leitung 28 und des Hauptzylinders 14.
I . Qpump " QMCII ~~ Qwhi = 0
II . QHZ + QMCII _ QMCI2 _ Qsys = 0 ,*
Figure imgf000011_0001
IV. Qres QMCI2 — Qpump = 0
V. Qres ^~ QHZ _ Qwhl _ Qsys = 0
VI . d-Ppump — dPMCIl — dPMCI2 = 0
VII . PHZ + dPMcn — PWHL = 0
VIII . dPpump ~~ Pwhl = 0
IX. PHZ — dPMCI2 = 0
X. Pwhl = PV-Kennlinie (JQwhi dt )
XI . Psys = PVSys-Kennlinie (JQSys dt )
In den Gleichungen X und XI ist das Argument der jeweiligen Kennlinienfunktion jeweils das zeitliche Linienintegral über einen vorgegeben Zeitraum des Volumenstroms, woraus sich ein Volumen ergibt, zu dem sich aus der PV-Kennlinie bzw. Druck- Volumen-Kennlinie jeweils der entsprechende Druck ergibt.
Wenn das Schaltventil bzw. Trennventil 108 zum Reservoir ge¬ öffnet ist, ergibt sich der Hauptbremszylinderdruck bei überströmten Trennventil 108 maßgeblich aus der Aktivierung des Trennventils 108 (siehe Gleichung IX) . Daher gilt für den Spulenstrom IMci2 des Trennventils 108:
Overflowoffset Dabei sind I (P) und Overflowoffset (Q, P) Kennlinien. Diese Kennlinien sind abhängig von Ventiltyp und dessen Konstruktion. I (P) beschreibt den Zusammenhang zwischen nötigem Strom um ein Ventil bei einem gegebenen Druck gerade noch geschlossen halten zu können. Der Overflowoffset beschreibt den Aufschlag auf den Solldruck P, mit dem man die Öffnungs¬ stromkennlinie auswertet, um bei gegebenem Volumenstrom und Druck den Solldruck P bestmöglich einstellen zu können. Dieser Aufschlag ist in einer weiteren Verfeinerung auch noch abhängig von der Temperatur.
Wenn das Trennventil 32 überströmt wird, ergibt sich der Raddruck Pwhi aus PWHL = PHz + dPMCn (siehe Gl. VII) . Am Trenn¬ ventil 32 entsteht durch den Volumenstrom und Aktivierung ein Differenzdruck. Dieser überlagert sich additiv mit dem Hauptzylinderdruck und ergibt in Summe den Raddruck.
IMCH ergibt sich als I (Psoii - PHZ + Overflowoffset (QMCH,
Psoll) )
Damit das Trennventil 32 überströmt wird, muss gelten
Qpump > Qwhi (siehe Gl. I).
Damit das Trennventil 108 überströmt wird, muss gelten
Qpump > Qres (siehe Gl. IV)
bzw .
Qpump > Qres = - QHZ + Qwhi + Qsys (siehe Gl. V) .
Damit beide Trennventile 32, 108 im Arbeitspunkt sind, muss also Qpump demnach so groß sein, dass beide Ungleichungen er¬ füllt sind, also muss gelten:
Qpump > MAX (Qwhi/ Qres) Dabei bezeichnet „MAX ( ) " eine Funktion, die von ihren Argu¬ menten den größten Wert liefert.
Der Volumenstrom in den Radbremsen, Qwhi, ergibt sich dabei aus :
(dPwhi/dt) / (dPV-Kennlinie/dQ)
Damit lassen sich auch einfach die Volumenströme QMcn/2 an den beiden Trennventilen 32, 108 mittels der Gl. I und Gl. IV berechnen .
Mit dem bekannten Zusammenhang zwischen Pumpendrehzahl und Pumpenvolumenstrom können jetzt einfach die Sollwerte für die Pumpendrehzahl, den Trennventilstrom 1, d. h. QMCi, und den Trennventilstrom 2, d. h. Qnci, bestimmt werden.
Die Auswertung der Sensorsignale wird bevorzugt folgenderma¬ ßen vorgenommen: Abweichungen von den Sollwerten für Rad und Hauptzylinderdruck werden moderat gewichtet auf die jeweili¬ ge Trennventilaktivierung addiert, bevorzugt im Rahmen einer P- bzw. PI-Regelung. Die Trennventilaktivierung geschieht dabei mittels Strom. Der Wert für den Strom wird aus der Öffnungsstromkennlinie abgelesen. Eingangsgröße in diese Kennlinie ist ein Druck. Dieser Druck setzt sich zusammen aus Solldruck, Überström oder Overflowoffset und jetzt darüber hinaus ein weiterer Zuschlag, proportional zum Druck¬ reglerfehler (Psoll - Pist) ·
In der Steuer- und Regeleinheit 12 sind bevorzugt mehrere Pedalkennlinien (Weg/Verzögerung, Kraft/Weg) hinterlegt, die von dem Fahrer vorteilhafterweise ausgewählt werden können. Die in der jeweiligen Pedalkennlinie beschrieben Zusammenhänge werden realisiert durch die Regelung des Radbremsdru¬ ckes im Verhältnis zum Druck im Hauptbremszylinder, den der Fahrer am Pedal 20 spürt, und der bedarfsweisen Bereitstel¬ lung von Zusatzvolumen durch das Trennventil 108 aus dem Niederdruckspeicher 66.
Das Bremssystem 2 erlaubt ein sowohl achs- als auch radindi¬ viduelles Bremsblending . Zur Fahrerbremswunscherfassung wird das Signal des Wegsensors 24 und/oder das Signal des Druck¬ sensors 30 verwendet. Die Bremskraftverstärkung erfolgt un¬ ter Verwendung einer Kennlinie, die die Relation zwischen Pedalweg und Hauptbremszylindersolldruck parametrisiert und einer weiteren Kennlinie, welche die Relation zwischen Pedalweg und Radsolldruck parametrisiert. Derartige Kennlinien werden insbesondere auch bei einem regenerativen Bremsbetrieb verwendet. Im Rahmen der Fahrerwunscherfassung oder Sollwertvorgabe für Bremsdrücke ist der Sollwert nicht nur abhängig von der aktuellen Pedalposition (und dem Hauptbremszylinderdruck) sondern auch von der Vorgeschichte.
Wechselt man z. B. von Betätigen nach Lösen, wird der Sollwert für den Druckregler erst nach einer gewissen Weghysterese reduziert. Dies begünstigt eine ruhige und rückwir¬ kungsarme Druckregelung.

Claims

Patentansprüche
1. Bremssystem (2), umfassend
• einen Bremskreis (I) mit zwei hydraulisch betätigbaren Radbremsen (4, 6);
• je hydraulisch betätigbarer Radbremse (4, 6) ein Einlassventil (58, 88) und ein Auslassventil (56, 92);
• einen Hauptbremszylinder (14);
• einen Druckmittelvorratsbehälter (62);
• eine Pumpe (100), insbesondere Kolbenpumpe;
• ein erstes Trennventil (32), durch das die hydraulisch betätigbaren Radbremsen (4, 6) hydraulisch von dem Hauptbremszylinder (14) getrennt werden können;
dadurch gekennzeichnet, dass
der Hauptbremszylinder (14) genau eine Hauptdruckkammer (16) aufweist,
wobei ein zweites Trennventil (108) vorgesehen ist, durch das die Hauptdruckkammer (16) des Hauptbremszylinders (14) von der Saugseite der Pumpe (100) hydraulisch getrennt werden kann, und wobei pumpensaugseitig zwi¬ schen Pumpe (100) und Druckmittelvorratsbehälter (62) ein Schaltventil (74) vorgesehen ist.
2. Bremssystem (1) nach Anspruch 1, wobei die beiden Trennventile (32, 108) analog und/oder als Überströmventile ausgeführt sind.
3. Bremssystem (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Pumpe (100) als Kolbenpumpe, insbesondere als Dreikolbenpumpe ausgebildet ist.
4. Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei zwei elektromechanische Radbremsen (8, 10) vorgesehen sind .
5. Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Hauptbremszylinder als Tandemhauptbremszylinder ausgebildet, und wobei ein weiterer hydraulischer Bremskreis vorgesehen ist, der mit einer Kammer des Tandem- hauptbremszylinders hydraulisch verbunden ist.
6. Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei pumpensaugseitig ein Niederdruckspeicher (66) vorgesehen ist .
7. Bremssystem (2) nach Anspruch 6, wobei der Niederdruckspeicher (66) zwischen jeweiligem Auslassventil (56, 92) und dem Druckmittelvorratsbehälter (62) angeordnet ist.
8. Bremssystem (2) nach Anspruch 7, wobei zwischen Niederdruckspeicher (66) und Druckmittelvorratsbehälter ein Rückschlagventil (70) angeordnet ist, welches den Druck- mittelfluss vom Niederdruckspeicher (66) in Richtung des Druckmittelvorratsbehälters (62) erlaubt und in entge¬ gengesetzter Richtung sperrt.
9. Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei dem ersten Trennventil (32) ein Rückschlagventil (36) parallel geschaltet ist, welches einen Druckmittelfluss vom Hauptbremszylinder in Richtung der Radbremsen (4, 6) erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.
10. Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei dem zweiten Trennventil (108) ein Rückschlagventil (104) parallel geschaltet ist, welches einen Druckmittelfluss vom Hauptbremszylinder (14) in Richtung der Pumpe (100) erlaubt und in entgegengesetzter Richtung sperrt.
11. Bremssystem (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, mit einer Steuer- und Regeleinheit (12), in der eine Mehrzahl von pV-Kennlinien hinterlegt ist, die bedarfsweise zur Einstellung des Radbremsdruckes (Pwhi) auswählbar sind .
12. Verfahren zum Betreiben eines Bremssystems (2) umfassend
• einen Bremskreis (I) mit zwei hydraulisch betätigbaren Radbremsen (4, 6);
• je hydraulisch betätigbarer Radbremse (4, 6) ein Einlassventil (58, 88) und ein Auslassventil (56, 92);
• einen Hauptbremszylinder (14), welcher insbesondere genau eine Hauptdruckkammer (16) aufweist;
• einen Druckmittelvorratsbehälter (62);
• eine Pumpe (100), insbesondere Kolbenpumpe;
• ein erstes Trennventil (32), durch das die hydraulisch betätigbaren Radbremsen (4, 6) hydraulisch von dem Hauptbremszylinder (14) getrennt werden können;
• ein zweites Trennventil (108), durch das die Haupt¬ druckkammer (16) des Hauptbremszylinders (14) von der Saugseite der Pumpe (100) hydraulisch getrennt werden kann, und wobei pumpensaugseitig zwischen Pumpe (100) und Druckmittelvorratsbehälter (62) ein Schaltventil (74) vorgesehen ist,
wobei zur Einstellung eines Druckes in der Druckkammer (16) des Hauptbremszylinders (14) und der Raddrücke die Pumpe (100) und die beiden Trennventile (32, 108) ange¬ steuert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, wobei aus der Pumpendrehzahl der Pumpenvolumenstrom berechnet wird, und wobei die Ventilströme der beiden Trennventile (32, 108) mit Hilfe des Pumpenvolumenstroms (Qpump) , des Radbremsenvolumen- stroms ( Qwhi ) und eines Volumenstroms aus bzw. in den Druckmittelvorratsbehälter (Qres) berechnet werden und eingestellt werden.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei beide Trennventile (32, 108) jeweils an ihrem Arbeitspunkt betrie¬ ben werden.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, wobei die Pumpe (100) derart angesteuert wird, dass der Pumpenvo¬ lumenstrom (Qpump) größer ist als das Maximum von Volumen¬ strom in den Radbremsen (QWni) und einem Volumenstrom aus bzw. in den Druckmittelvorratsbehälter (Qres) ·
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15 zum Betreiben eines Bremssystems (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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