DE102008013043B4

DE102008013043B4 - Verfahren zum Ansteuern von Ventilen einer Bremsanlage

Info

Publication number: DE102008013043B4
Application number: DE102008013043.5A
Authority: DE
Inventors: Dieter Burkhard; Ralph Gronau
Original assignee: Continental Teves AG and Co OHG
Current assignee: Continental Automotive Technologies GmbH
Priority date: 2007-03-09
Filing date: 2008-03-06
Publication date: 2020-08-20
Anticipated expiration: 2028-03-07
Also published as: DE102008013043A1

Abstract

Verfahren zum Ansteuern von analogen Ventilen einer Bremsanlage, die anhand einer Strom-Druck-Kennlinie eingestellt werden, wobei der Kennlinie ein oberer und ein unterer Grenzwert zugeordnet wird, die eine obere und untere Toleranz wiedergeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom bei einer Ventilanforderung von Null bar in einem Sonderansteuermodus bis auf den unteren Grenzwert reduziert wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern von Ventilen einer Bremsanlage nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Im Zuge sich immer weiter verbreitender Assistenzsysteme, verbreiten sich auch in kleineren Fahrzeugklassen in zunehmenden Maße Abstandsregelungen oder Geschwindigkeitsregelsysteme die auch aktiv Bremsdruck aufbauen, um den Abstand zu einem vorausfahrenden Fahrzeug oder die Wunschgeschwindigkeit einzuregeln.
Der Bremsdruckaufbau erfolgt bei diesen Systemen über Bremsanlagen, die über ein Programm unabhängig von dem vom Fahrer betätigten Bremspedal radindividuell Bremsdruck in den einzelnen Radbremsen aufbauen können. Derartige hydraulische Bremsanlagen werden zum Beispiel bei Antriebsschlupfregelungen (ASR) oder Elektronischen Stabilitätsprogrammen (ESP) verwendet. In den neueren Bremsanlagen wird der Bremsdruck über analogisierte oder analog ansteuerbare Ventile in den Bremskreisen geregelt. Der Strom, bei dem das so genannte AD-Ventil öffnet, ist jedoch stark von dem am Ventil anliegenden Differenzdruck abhängig. Um die AD-Ventile regeln zu können, ist es notwendig, dass der Stromwert, der als „Öffnungspunkt“ bezeichnet werden kann, bekannt ist. Nur wenn genaue Öffnungskennlinien (Strom über Druck) der Ventile in dem elektronischen Regler (ECU) abgelegt sind, können die geforderten Genauigkeiten in der Drucksteuerung erzielt werden. Diese Kennlinien werden durch eine Kalibrierung in der Regler-Produktion (Hydraulik und elektronischer Regler) ermittelt oder durch einen bei der Montage der Ventile durchgeführten Einstellprozess erzeugt.
Ein Verfahren zur Erkennung des Öffnungspunktes des Ventils, insbesondere zur Bestimmung der Druckverhältnisse aus dem Stromverlauf des Ventilansteuerstromes, geht aus der EP 813 481 B1 hervor.
Aus der DE 102 21 456 A1 ist ein Verfahren zum Kalibrieren der Druck-/Öffnungsstrom-Charakteristik eines analogisierten Hydraulikventils bekannt. Bei dem vorbekannten Verfahren wird in einem Diagnose- oder Kalibriervorgang mit einer Prüfstange, die an den Bremsdruckgeber angelegt wird, Bremsdruck in dem Bremsensystem und einer Radbremse hervorgerufen. Durch Öffnen des Auslassventils wird Druckmittel aus der Radbremse in den Niederdruckspeicher abgeleitet und der Druck im Bremsensystem abgebaut. Anschließend wird bei dem vorbekannten Verfahren das Einlassventil geschlossen und das Druckmittel wird durch Ansteuern der hydraulischen Pumpe zurückgefördert. Dabei wird der von der Ansteuerung der Pumpe abhängige Druck im Bremsensystem oder die Druckdifferenz über dem zu kalibrierenden Hydraulikventil gemessen oder geschätzt und das zu kalibrierende Hydraulikventil durch rampenförmige oder stufenförmige Änderung des Ventilstromes umgeschaltet. Der zu Beginn des Umschaltvorgangs, d.h. zu Beginn des Öffnens oder Schließens des Ventils fließende Ventilerregerstrom wird dabei ermittelt. Die zeitliche Zuordnung von Strom und Druckwerten ist dabei jedoch ungenau.
Ferner beschreibt die DE 10 2005 014 097 A1 ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Weiterhin wurden bereits Kalibrierverfahren vorgesehen, die in Bremsanlagen anwendbar sind, die nur einen Drucksensor in jedem Bremskreis aufweisen. Die Kalibrierung erfolgt dabei über eine Ansteuerung des Einlassventils in dem druckbeaufschlagten Bremskreis, wobei der Ventilstrom beim Öffnen ermittelt wird.
Die sowohl durch eine Kalibrierung als auch durch einen Einstellprozess erzeugten Kennlinien unterliegen gewissen Toleranzen. Zu diesen Kalibrier- bzw. Fertigungstoleranzen addieren sich Lebensdauerabweichungen(Drifts), die durch den Betrieb dieser Bauteile auftreten und im Betrieb nur schwerlich erfasst werden können.
Es wäre wünschenswert, diese Toleranzen bei der Ansteuerung von Trennventilen zu berücksichtigen, die bei einem Fahrerassistenzsystem zur Regelung der Geschwindigkeit eines Fahrzeugs oder des Abstandes eines Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug als Regelelement eingesetzt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum zur Ansteuerung von Trennventilen zu schaffen, das sowohl die nach einer Kalibrierung und/oder die nach einen Einstellprozess des Ventils vorhanden Toleranzen und die während des Betriebs entstehenden Toleranzen berücksichtigt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Kennlinie ein oberer und ein unterer Grenzwert zugeordnet wird, die eine obere und untere Toleranz wiedergeben, wobei der Strom bei einer Ventilanforderung von Null bar in einem Sonderansteuermodus bis auf den unteren Grenzwert reduziert wird.
Die neue Erkennung verwendet die bei einer Fahrstabilitätsregelung (ESP) vorhandene hydraulische Bremsanlage. Eine bekannte Bremsanlage ist in 1 dargestellt und wie folgt ausgebildet:

Die in der 1 in einem Ausschnitt dargestellte, zur Ausführung der Erfindung geeignete Fahrzeugbremsanlage umfasst eine Betätigungseinrichtung 1, die über einen Bremskraftverstärker 2 mit einem Hauptbremszylinder 3 verbunden und vorzugsweise als Bremspedal ausgebildet ist.

Der Hauptbremszylinder 3 ist strömungsmäßig mit einem Vorratsbehälter 4 für Hydraulikflüssigkeit verbunden. Er ist vorzugsweise als so genannter Tandemhauptzylinder ausgeführt, bei dem jeweils eine von zwei gekoppelten Druckkammern zur Druckversorgung eines Bremskreises vorgesehen ist. Üblicherweise besteht dabei eine X-Aufteilung der Bremskreise, bei der eine Druckkammer die vordere rechte (VR) und die hintere linke (HL) Radbremse 5 versorgt und die andere Druckkammer die vordere linke und die hintere rechte Radbremse 5.
Mit den Radbremsen 5 ist der Hauptbremszylinder 3 über eine Hydraulikeinheit 6 verbunden, die für jeden der beiden Bremskreise in gleicher Weise ausgebildet ist. In der 1 ist daher nur der einem der Bremskreise zugeordnete Teil der Hydraulikeinheit dargestellt.
Die Radbremsen 5 sind dabei über ein stromlos offenes AD-Trennventil 7 mit dem Hauptbremszylinder 3 verbunden, wobei jeder Radbremse 5 zusätzlich ein Einlassventil 8 zugeordnet ist, das ebenfalls stromlos geöffnet ist. Bei einem ausschließlich durch den Fahrer gesteuerten Bremsvorgang wird der von dem Fahrer mittels des Bremskraftverstärkers 2 in dem Hauptbremszylinder 3 aufgebaute Bremsdruck p_THZ, der auch als Vordruck bezeichnet wird, direkt zu den Radbremsen 5 übertragen.
Die dargestellte Bremskraftanlage ermöglicht jedoch ebenfalls einen fremdkraftgesteuerten Aufbau eines Bremsdrucks in den Radbremsen 5 mittels der durch den Motor 9 angetriebenen Hydraulikpumpe 10. Zum Druckaufbau wird dabei das AD-Trennventil 7 geschlossen und das stromlos geschlossene Umschaltventil 11 geöffnet, so dass zwischen dem Hauptbremszylinder 3 und der Saugseite der Hydraulikpumpe 10 eine Verbindung entsteht, und der Hauptbremszylinder 3 von der Druckseite der Hydraulikpumpe 10 entkoppelt wird. Die Hydraulikpumpe 10 ist damit in der Lage, Hydraulikflüssigkeit aus dem Hauptbremszylinder 3 bzw. dem Vorratsbehälter 4 in die Radbremsen 5 zu fördern, um den Radbremsdruck zu erhöhen.
Zur Rad-individuellen Verringerung des Bremsdrucks in den Radbremsen 5 ist jeder Radbremse 5 ein stromlos geschlossenes Auslassventil 12 zugeordnet. Wird das Auslassventil 12 geöffnet, kann Hydraulikflüssigkeit aus der entsprechenden Radbremse 7 in den Niederdruckspeicher 13 entweichen. Mittels der Hydraulikpumpe 10 kann die Hydraulikflüssigkeit aus dem Niederdruckspeicher 13 dann in den Hauptbremszylinder 3 zurückgefördert werden, wozu das Umschaltventil 11 sowie die Einlassventile 8 geschlossen werden und das Trennventil 7 geöffnet wird.
Nachdem der Fahrer das Bremspedal betätigt hat, kann darüber hinaus ein in den Radbremsen 5 vorhandener Bremsdruck konstant gehalten werden, indem sowohl das der Radbremse 5 zugeordnete Einlassventil 8 als auch das zugehörige Auslassventil 12 geschlossen werden.
Der von dem Fahrer innerhalb des Hauptbremszylinders 3 eingestellte Bremsdruck p_THZ wird mittels eines Drucksensors 14 gemessen, dessen Signal an ein Steuergerät übermittelt wird, welches die Steuerung der Hydraulikeinheit 6 bzw. der enthaltenen Ventile 7, 8, 11 und 12 und des Motors 9 vornimmt.
In der dargestellten Weise ausgeführte Bremsanlagen sind dem Fachmann insbesondere als ein Bestandteil von Fahrdynamikregelungen (ESP) oder APIA Systemen mit Fahrzeugumgebungs-Erkennungseinrichtungen aus der WO 2004/04085220 bekannt, die bereits in einer Vielzahl von Fahrzeugen eingesetzt werden. Ebenfalls können solche Bremsanlagen innerhalb eines ABS-Systems (ABS: Antiblockiersystem) genutzt werden.
Wird eine derartige Bremsanlage zur Geschwindigkeits- oder Abstandsregelung eingesetzt, müssen in der Regel nur kleine Bremsdrücke bis ca. 30bar geregelt werden. Bei der Regelung ist dabei das stromlos offene Einlassventil 8 in seiner stromlosen Offenstellung, das Umschaltventil 11 ist ebenfalls geöffnet, das Auslassventil 12 ist geschlossen. Über das stromlos offene AD-Trennventil 7 wird der über die Ansteuerung des Motors 9 von der Pumpe erzeugte Bremsdruck geregelt. Hierzu wird z.B. das in der EP 813 481 B1 beschriebene Einstellelement des Trennventils 7 mit einem Ventilstrom angesteuert, wodurch sich ein Druckgradient über den Spulenstrom einstellen lässt. Zum Öffnen des Trennventils 7 wird der dem Trennventil 7 zum Schließen zugeführte Ventilstrom bis auf einen Zielwert I₀ der kalibrierten Kennlinie reduziert, der einer definierten Öffnung entspricht und einen definierten Volumenstrom von Druckmittel durch das Trennventil 7 fließen lässt. Der Zielwert I₀ soll bei der Regelung des Druckmittels einer drucklosen Radbremse 5 bzw. einem Bremsdruck von Null bar entsprechen.
Aufgrund den bei einer Serienproduktion zwangsläufig vorhandenen Streuungen und Toleranzen bei den Trennventilen 7 bzw. durch die positive Toleranz die diese Kennlinie nicht beinhaltet oder die sich durch die Ansteuerkette ergeben kann, stellen sich dann Regelsituationen ein, dass während einer automatischen Bremsung bei dem anhand der Kennlinie eingestellten Zielwert I₀ ein Restbremsdruck im Radzylinder der Radbremse 5 verbleibt. Dieser führt dazu, dass ein Fahrer einen „Klebeeffekt“ des Fahrzeugs empfindet, bzw. dass der Restbremsdruck vom der überlagerten Regelfunktion ausgeregelt werden muss. 2 zeigt schematisch eine kalibrierte Sollvorgabe I_soll nach der die Regelfunktion den Ventilstrom des Trennventils 7 regelt. Die im Regler abgelegte kalibrierte Kennlinie zeigt die Abhängigkeit des Ventilstroms (Strom mA) von der Druckdifferenz (Delta_p). Wenn der Ventilstrom bei dem Druckabbau der Geschwindigkeits- oder Abstandsregelfunktion den Zielwert I₀ erreicht und ein Restdruck in der Radbremse 5 verbleibt, wird der Druckregler der Regelfunktion das Trennventil 7 komplett, d.h. digital öffnen, so dass kein Ventilstrom an dem elektrischen Einstellelement des Trennventils 7 anliegt. Ist zu diesem Zeitpunkt noch der Restbremsdruck in den Radbremsen 5 vorhanden, wird dieser durch das digitale Öffnen des Trennventils 7 schlagartige Druckabbau als Ruck für den Fahrer spürbar und die durch den Restbremsdruck entstandene Regelabweichung muss möglichst schnell wieder ausgeglichen werden, was wiederum zu Komforteinbußen führt, da eine „unnötige“ Regeltätigkeit erfolgt.
Um diese Komforteinbußen zu vermeiden, dessen Auswirkungen vom Fahrer als störend empfundenen werden, wird das in der Ansteuerung der Trennventile 7 zu erwartende Toleranzband in positiver Richtung, also die in 2 dargestellte obere Toleranzgrenze, berücksichtigt. Um diese zwischen der abgelegten Ventilkennlinie und der oberen Toleranzgrenze positiven Toleranzen in der Ansteuerung des analogisierten Trennventils 7 zu bei der Geschwindigkeits- oder Abstandsregelung zu berücksichtigen wird bei Druckanforderungen von Null bar der Ventilstrom I_Ist nach der in dem elektronischen Regler abgelegten Ventilkennlinie auf den Zielwert I₀ eingestellt. Ist der anhand der Kennlinie erreichte Strom I₀ für die Druckanforderung Null bar in der Bremsanlage eingestellt, wird der Ventilstrom I₀ weiter mit dem aktuell anliegenden Gradienten so lange reduziert, bis der untere Grenzwert des Toleranzbandes erreicht ist. D.h., der für den Druck Null bar einzustellende Wert des Ventilstroms I₀ wird nach Maßgabe des vorangegangenen Gradienten unterschritten. Diese Absenkung unter den Zielwert I₀ erfolgt in einem Sonderansteuermodus, der nicht von der Regelfunktion, sondern von dem nicht näher dargestellten Druckregler ausgeführt wird. Dies führt dazu, dass die oben beschriebenen „Klebeeffekte“ vermieden werden, da an dem analogisierten Trennventil 7 ein Ventilstrom I_0-Δ eingestellt wird, der einer Druckanforderung der Bremsanlage von kleiner Null bar entspricht. Dadurch wird verhindert, dass der Druck schlagartig abgebaut wird und somit Unstetigkeiten vermieden werden. Dieser Sonderegelungsmodus wird immer mit Erreichen des Wertes des Ventilstromes I₀, der Null bar repräsentiert, durchgeführt, da Ventilsteuerketten, die nicht toleranzbelastet sind, nicht negativ beeinflusst werden. Erfolgt während dieses Sonderansteuermodus eine Druckanforderung, die einen Druckaufbau zur Folge hat, wird der Sonderansteuermodus sofort verlassen und der Ventilstrom wieder auf die in dem elektronischen Regler abgelegten Kennlinie (2) gesetzt. Damit wird vermieden, dass Trennventile 7, die in ihrer wahren Toleranz nicht auf den Sonderregelungsmodus angewiesen sind, den Druckaufbau verzögern. Ein weiterer Vorteil des beschriebenen Verfahrens ist, dass überlagerten Funktionen, wie z.B. ACC (Adaptive Cruise Control), also Geschwindigkeitsregelanlagen die die vom Fahrer vorgegebene Geschwindigkeit und den Abstand zu vorausfahrenden Fahrzeugen einregeln oder OHB-V (Optimierte Hydraulische Bremse) Bremsanlagen, die eine Bremsdruck-Unterstützung mittels einer elektronisch gesteuerten ESP-Pumpe erzeugen, nicht speziell adaptiert werden müssen, denn der „Toleranzausgleich“ erfolg automatisch.

Claims

Verfahren zum Ansteuern von analogen Ventilen einer Bremsanlage, die anhand einer Strom-Druck-Kennlinie eingestellt werden, wobei der Kennlinie ein oberer und ein unterer Grenzwert zugeordnet wird, die eine obere und untere Toleranz wiedergeben, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom bei einer Ventilanforderung von Null bar in einem Sonderansteuermodus bis auf den unteren Grenzwert reduziert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil ein Trennventil ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Strom mit einem vorangegangenen Gradienten eines Reglers reduziert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Sondermodus bei einer Druckanforderung sofort verlassen wird.