DE19602244B4

DE19602244B4 - Antiblockier-Regelsystem

Info

Publication number: DE19602244B4
Application number: DE19602244.4A
Authority: DE
Inventors: Ralph Gronau; Utz Lambert; Gunther Buschmann; Norbert Ehmer
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Priority date: 1996-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2016-01-24
Also published as: JP2000503929A; WO1997027090A1; DE19602244A1; JP3880625B2; EP0876270A1; US6238020B1

Abstract

Verfahren für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit elektronischer Bremsdruckregelung zur Steuerung des Bremsdruckaufbaus während eines Regelungsvorgangs, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen und zur Ermittlung von Bremsdruck-Steuersignalen ausgewertet wird und bei dem während eines Bremsdruck-Regelungsvorgangs der Bremsdruckabbau im vorangegangenen Zyklus bei der Steuerung des Bremsdruckaufbaus oder -wiederaufbaus berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf Basis des Bremsdruckaufbaus in der vorangegangenen Bremsdruckaufbauphase (25) ein Druckaufbaugradient und auf Basis der Radsensorsignale oder der Fahrzeugverzögerung ein Blockierdruckniveau (23, P4) errechnet werden, daß auf Basis des aus der vorangegangenen Bremsdruckaufbauphase (25) ermittelten Druckaufbaugradienten, des Radzylinderdrucks (P3) zu Beginn der aktuellen Bremsdruckaufbauphase (27) und des aktuellen Blockierdruckniveaus (P4) der Bremsdruckaufbau und der Verlauf des Bremsdruckaufbaus errechnet und vorgegeben werden.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Antiblockier-Regelsystem für eine hydraulische Kraftfahrzeugbremsanlage mit einer Einrichtung, bei der der Druck in den Radzylindern unabhängig vom Hauptzylinderdruck eingestellt werden kann. Dies eröffnet die Möglichkeit, den Druck in Radbremsen so zu regeln, daß die Räder bei einer Bremsung nicht blockieren, sondern sich mit einem Schlupf drehen, der eine hohe Kraftschlußausnutzung in Längsrichtung sowie den Aufbau von Seitenkräften ermöglicht.
Um diese Einrichtung zu realisieren, gibt es verschiedene Möglichkeiten. Sehr häufig eingesetzt wird das sogenannte Rückförderprinzip, bei dem das Druckmittel, das aus den Radbremsen zum Abbau des Drucks entnommen worden ist, mittels einer Rückförderpumpe in den Hauptzylinder zurückgefördert wird. Über sogenannte Ein- und Auslaßventile wird die Druckmittelzufuhr zur Radbremse gesteuert, so daß der Druck in der Radbremse gegenüber dem Hauptzylinderdruck gesenkt, gehalten und wieder erhöht werden kann.
Aus DE-Z: Bosch Technische Berichte, 1980, Bd 7, H. 2, S. 75–77 geht ein Antiblockier-Regelystem nach dem Rückförderprinzip hervor.
Es sind aber auch Einrichtungen bekannt, bei denen zur Bremsschlupfregelung der Radzylinder mit einer Kammer veränderlichen Volumens verbunden wird. Das Volumen wird bestimmt durch die Position eines Kolbens, der hydraulisch oder elektromotorisch angetrieben wird.
Problematisch bei einer Bremsdruckregelung ist insbesondere der Druckaufbau. Er sollte möglichst nicht zu klein sein, denn dies würde einen Verlust an Bremsleistung bedeuten. Wird er zu groß angesetzt, kann die Regelung instabil werden.
Die gattungsbildende DE 39 03 180 A1 beschreibt eine Schaltungsanordnung für eine Bremsanlage mit Blockierschutzregelung zur Steuerung des Druckaufbaus nach dem Einsetzen der Regelung durch Erzeugung von pulsförmigen Steuersignalen. Dabei sollen die Pulse in einer Druckaufbauphase so bemessen sein, dass bei annähernd konstantem Reibbeiwert und annähernd gleich bleibendem Vordruck die Blockiergrenze des Rades (und damit der Radzylinderdruck am Ende der vorhergegangenen Druckaufbauphase) nach einer vorgegebenen Zeitspanne oder nach einer vorgegebenen Pulszahl wieder erreicht wird.
In der EP 0 443 066 A1 wird schon vorgeschlagen, den Bremsdruck in der Radbremse eines jeden Rades in der Weise zu erhöhen, daß in der jeweiligen Radbremse am Ende einer Druckaufbauphase möglichst derselbe Radzylinderdruck vorliegt, wie am Ende der vorausgegangenen Druckaufbauphase.
Diese Überlegung wird realisiert für eine Bremsanlage, bei der der Radzylinderdruck mittels einer Kammer veränderlichen Volumens eingeregelt werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht auf der Aufgabe, die Druckregelung in einer Bremsanlage nach dem Rückförderprinzip weiter zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch das in Anspruch 1 angegebene Verfahren für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage sowie durch die in Anspruch 4 angegebene Bremsanlage.
Die Öffnungsdauer des Einlaßventils wird im wesentlichen bestimmt einerseits durch den zu erzielenden Druckaufbau und andererseits durch den Druckaufbaugradienten, das ist der Druckaufbau pro Zeiteinheit. Dieser wird bestimmt durch die Differenz zwischen dem Hauptzylinderdruck und dem Radbremszylinderdruck.
Die Erfindung schlägt vor, den Druckaufbaugradienten der vorangegangenen Druckaufbauphase zu bestimmen und für die aktuelle Druckaufbauphase zugrundezulegen.
Der zu erzielende Druckaufbau soll bestimmt werden aus dem Druckabbau in der aktuellen Druckabbauphase, die der aktuellen Druckaufbauphase unmittelbar vorhergeht.
Die Erfindung soll im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert werden. Dazu zeigt die
1 in sehr schematischer Weise den hydraulischen Aufbau einer Kraftfahrzeugbremsanlage, die nach dem Rückförderprinzip arbeitet und die
2 den typischen Verlauf des Radzylinderdrucks über die Zeit.
Zunächst sei auf die 1 Bezug genommen. Mit 1 ist ein pedalbetätigter Hauptzylinder bezeichnet, der über eine Bremsleitung 2 mit einer Radbremse 3 verbunden ist. In die Bremsleitung 2 eingefügt ist ein Einlaßventil 4, das elektromagnetisch betätigt wird, und stromlos offen ist. Wird dieses Ventil angesteuert, so schaltet es in einen Zustand, bei dem die Bremsleitung 2 geschlossen ist. Parallel zur Bremsleitung 2 läuft eine Rückförderleitung 5, die die Radbremse 4 mit dem Hauptzylinder 1 verbindet. In diese Leitung eingefügt ist eine Pumpe 6, wobei die Radbremse 3 und die Saugseite der Pumpe 6 über ein Auslaßventil 7 miteinander verbunden sind. Das Auslaßventil ist ebenfalls elektromagnetisch betätigt und ist in seinem stromlosen Zustand geschlossen. Wird der Elektromagnet erregt, so schaltet das Ventil in einen Zustand, bei der die Rückförderleitung 5 geöffnet ist. An die Saugseite der Pumpe 6 schließt ein Niederdruckspeicher 8 an, der das aus den Radbremsen 3 abgelassene Druckmittel kurzzeitig aufnimmt. Die Winkelgeschwindigkeit des Rades 9, das von der Radbremse 3 abgebremst wird, wird mittels eines Radsensors 10 ermittelt. Eine elektronische Steuereinheit 11 erfaßt die Signale des Radsensors 10 sowie die Signale der Radsensoren von weiteren Rädern des Fahrzeuges und gibt nach einem Regelalgorithmus Steuersignale für die Ein- und Auslaßventile 4 und 7 aus.
Die 2 zeigt einen typischen Druckverlauf in der Radbremse 3. Auf der X-Achse 20 des Diagramms ist die Zeit abgetragen, auf der Y-Achse 21 der Radzylinderdruck P. Die dicke durchgezogene Linie 22 gibt den Radzylinderdruck wider. Dünn gestrichelt ist eine Linie 23, die das Blockierdruckniveau angibt. Damit ist folgendes gemeint. Bei einem bestimmten Radbremszylinderdruck ist das auf das Rad ausgeübte Bremsmoment so groß, daß es nicht mehr durch die übertragbaren Bremskräfte zwischen Reifen und Fahrbahn kompensiert werden kann. Dies hat zur Folge, daß die Raddrehgeschwindigkeit stark abnimmt und das Rad, falls keine Gegenmaßnahmen ergriffen werden, blockiert.
Eine solche Situation kann anhand der Signale des Radsensors, aufgrund derer die Winkelgeschwindigkeit des Rades und seine Verzögerung ermittelt werden kann, festgestellt werden. Wenn eine solche Situation erstmalig eintritt, wird durch die Steuerelektronik 11 die Regelphase eingeleitet, die mit einem Druckabbau beginnt. Druckabbau bedeutet, daß das Einlaßventil geschlossen und das Auslaßventil 7 geöffnet wird und gleichzeitig die Pumpe 6 für die Dauer der Regelung eingeschaltet wird. Das Öffnen des Auslaßventils erfolgt getaktet, was zur Folge hat, daß der Druckabbau in Stufen erfolgt. Auf diese Weise läßt sich der zeitliche Verlauf des Druckabbaus steuern.
Der Druckabbau (Phase 24), wird beginnend bei P0 solange weitergeführt, bis anhand der Radsensorsignale festgestellt werden kann, daß sich das entsprechende Rad in einem optimalen Schlupfwert bewegt. Im Radzylinder liegt dann der Druck p1 vor.
Der Druck zu Beginn einer Druckabbauphase läßt sich unmittelbar aus der Fahrzeugverzögerung bestimmen. Es besteht ein linearer Zusammenhang, der sich für jeden Fahrzeug- und Bremsentyp bestimmen läßt. Die Fahrzeugverzögerung läßt sich aufgrund bekannter Methoden aus einer geeigneten Korrelation der Radsensorsignale aller Räder des Fahrzeuges bestimmen. Der Druck p1 am Ende einer Druckabbauphase läßt sich aus der Gesamtöffnungsdauer des Auslaßventils sowie der bekannte hydraulische Widerstand des Auslaßventils ermitteln. An einen Druckabbau schließt sich nach einer Haltephase, die in dem Diagramm nicht weiter dargestellt ist, ein erneuter Druckaufbau (Phase 25) an. Dazu wird das Auslaßventil 7 geschlossen gehalten und das Einlaßventil 4 getaktet geöffnet, so daß der Druckaufbau wie auch im Diagramm dargestellt, stufenweise erfolgt. Der Druckaufbau erfolgt solange, bis wieder ein Blockierdruckniveau 23 erreicht ist, also aufgrund der Auswertung der Radsensorsignale festgestellt werden kann, daß das entsprechende Rad zu blockieren droht.
Für die Bestimmung der Öffnungsdauer des Einlaßventils 4 während einer Druckaufbauphase kann es von Vorteil sein, von vornherein einen Zieldruck festzulegen, bei dem voraussichtlich ein Blockieren des Rades festzustellen sein wird. Dazu werden die folgenden Annahmen gemacht.
Der Zieldruck P4 soll dem Blockierdruck P2 am Ende einer vorangegangenen Druckaufbauphase 25 entsprechen. Daraus folgt, daß in der aktuellen Druckaufbauphase 27 ein Druckaufbau realisiert werden muß, der dem Druckabbau in der aktuellen Druckabbauphase 26 entspricht. Dies ist gemäß den Bezeichungenn im Diagramm Δp = P2 – p3.
Um die Öffnungszeiten des Einlaßventils 4 in der Druckaufbauphase 27 zu erhalten, ist ein Druckaufbaugradient zu ermitteln. Dieser ergibt sich aus dem hydraulischen Widerstand des Einlaßventils 4 sowie der Differenz zwischen dem Druck im Hauptbremszylinder 1 und dem Druck in der Radbremse 3. Dabei wird davon ausgegangen, daß sich der Druck im Hauptzylinder nicht wesentlich ändert, so daß sich der Gradient aus dem Druck P2 am Ende der vorausgegangenen Druckaufbauphase 25 und dem Druck p1 zu Beginn der vorausgegangenen Druckaufbauphase 25 ermittelt, dividiert durch die aufsummierten Ventilansteuerzeiten t₁, t₂ ... t_n, die die Gesamtöffnungsdauer in der vorgehenden Druckaufbauphase des Einlaßventils wiedergibt. Aus dem Zieldruckaufbau Δp dividiert durch den so ermittelten Gradienten, ergibt sich die Gesamtöffnungsdauer des Einlaßventils 4 für die aktuelle Druckaufbauphase 27.
Die Dauer der Druckaufbauphase ist in etwa doppelt so groß wie die Öffnungsdauer des Einlaßventils, wobei die einzelnen Ventilansteuerzeiten in etwa gleichmäßig auf die gesauste Druckaufbauphase verteilt werden, wobei im allgemeinen der erste Druckaufbautakt t₁ am längsten dauert.
Sollte festgestellt werden, daß das Rad nach einer derart gesteuerten Druckaufbauphase sich noch nicht in einem Zustand befindet, bei dem ein Blockieren des Rades droht, kann der Druckaufbau weiter unter Beobachtung der Raddrehzahl fortgesetzt werden, bis sich eine Radinstabilität einstellt. Zur Berechnung des nächsten Druckaufbaugradienten werden die tatsächlich ausgegebenen Ventilansteuerzeiten verwendet.
Um sicherzustellen, daß nach der oben angegebenen Methode zur Berechnung der Öffnungsdauer des Einlaßventils während einer Aufbauphase der angesteuerte Druck nicht zu groß wird, kann die errechnete Zeit stets reduziert werden, so daß sichergestellt ist, daß sich eine Korrekturphase anschließt. Auf diese Weise erfolgt eine stetige Anpassung an den sich verändernden Druckaufbaugradienten, insbesondere also eine stetige Anpassung an einen sich ändernden Hauptzylinderdruck, der abhängt von der Betätigungskraft, die der Fahrer ausübt.
Wie schon angedeutet, läßt sich der Radzylinderdruck in Blokkierpunktnähe unmittelbar aus der Pahrzeugverzögerung ableiteten, der Druck am Ende einer Druckabbauphase durch die Gesamtöffnungsdauer des Auslaßventils in einer Druckabbauphase 22, 26. Da der Radbremsdruck stets gegen den geringen Druck, der an der Saugseite der Pumpe bzw. im Niederdruckspeicher 8 vorliegt, abgebaut wird, ergibt sich der Druckabbaugradient unmittelbar aus dem hydraulischen Widerstand des Auslaßventils.

Claims

Verfahren für eine Kraftfahrzeug-Bremsanlage mit elektronischer Bremsdruckregelung zur Steuerung des Bremsdruckaufbaus während eines Regelungsvorgangs, bei dem das Drehverhalten der einzelnen Fahrzeugräder gemessen und zur Ermittlung von Bremsdruck-Steuersignalen ausgewertet wird und bei dem während eines Bremsdruck-Regelungsvorgangs der Bremsdruckabbau im vorangegangenen Zyklus bei der Steuerung des Bremsdruckaufbaus oder -wiederaufbaus berücksichtigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf Basis des Bremsdruckaufbaus in der vorangegangenen Bremsdruckaufbauphase (25) ein Druckaufbaugradient und auf Basis der Radsensorsignale oder der Fahrzeugverzögerung ein Blockierdruckniveau (23, P4) errechnet werden, daß auf Basis des aus der vorangegangenen Bremsdruckaufbauphase (25) ermittelten Druckaufbaugradienten, des Radzylinderdrucks (P3) zu Beginn der aktuellen Bremsdruckaufbauphase (27) und des aktuellen Blockierdruckniveaus (P4) der Bremsdruckaufbau und der Verlauf des Bremsdruckaufbaus errechnet und vorgegeben werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Radzylinderdruck (P3) zu Beginn der aktuellen Bremsdruckaufbauphase (27) aus dem Blockierdruckniveau (23) und dem Bremsdruckabbau ermittelt wird, wobei die Meßwerte der unmittelbar vorangegangenen Bremsdruckabbauphase (26) zugrunde gelegt werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Bremsdruckabbaus die Ansteuerzeiten der Auslaßventile (7) unter Berücksichtigung des Blockierdruckniveaus (23) und des Radzylinderdruckes (P2) zu Beginn der Druckabbauphase (26) und unter Berücksichtigung des hydraulischen Widerstands des Systems ausgewertet werden.
Bremsanlage mit elektronischer Bremsdruckregelung, zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, mit Radsensoren zur Ermittlung des Drehverhaltens der einzelnen Räder und mit einer elektronischen Auswerteschaltung zum Auswerten der Sensorsignale und zum Erzeugen von Bremsdruck-Steuersignalen, mit einem Hauptzylinder und Radbremsen, die über Bremsleitungen, in die elektrisch betätigbare Bremsdrucksteuerventile eingefügt sind, angeschlossen sind, wobei mit Einlaßventilen der Druckmittelzufluß zu den Radbremsen und damit der Druckaufbau und mit Auslaßventilen der Druckabbau steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Auswerteschaltung (11) Mittel zur Errechnung der Fahrzeugverzögerung auf Basis der Radsensorsignale enthält, daß aus der aktuellen Fahrzeugverzögerung das aktuelle Blockierdruckniveau (23, P4) errechnet wird, daß aus der Gesamtzeit der Auslaßventil-Ansteuerzeiten eines Rades während einer Bremsdruckabbauphase (26) unter Berücksichtigung des aktuellen Blockierdruckniveaus (23, P4) und des hydraulischen Widerstands des Systems der aktuelle Radzylinderdruck und aus der Gesamtheit der Einlaßventil-Ansteuerzeiten während einer Bremsdruckaufbauphase (25, 27) unter Berücksichtigung des Radzylinderdruckes (P1, P3) zu Beginn der Bremsdruckaufbauphase (25, 27) und des aktuellen Blockierdruckniveaus (23, P4) der Druckaufbaugradient errechnet werden und daß auf Basis der ermittelten Werte der Bremsdruckaufbau und der Verlauf des Bremsdruckaufbaus vorgegeben werden.
Bremsanlage nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckaufbaugradient der vorangegangenen Druckaufbauphase (25) zur Errechnung des aktuellen Druckaufbaus ausgewertet wird.