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WO2015036156A1 - Verfahren zum betreiben eines bremskraftverstärkers, steuergerät zur durchführung des verfahrens und ein den bremskraftverstärker und das steuergerät umfassendes bremssystem - Google Patents

Verfahren zum betreiben eines bremskraftverstärkers, steuergerät zur durchführung des verfahrens und ein den bremskraftverstärker und das steuergerät umfassendes bremssystem Download PDF

Info

Publication number
WO2015036156A1
WO2015036156A1 PCT/EP2014/065928 EP2014065928W WO2015036156A1 WO 2015036156 A1 WO2015036156 A1 WO 2015036156A1 EP 2014065928 W EP2014065928 W EP 2014065928W WO 2015036156 A1 WO2015036156 A1 WO 2015036156A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
brake
target
brake booster
ptarget
Prior art date
Application number
PCT/EP2014/065928
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Vollert
Patrick Christian Schaefer
Manfred Gerdes
Michael Butz
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to CN201480050656.2A priority Critical patent/CN105531165B/zh
Priority to US14/915,243 priority patent/US10308231B2/en
Priority to JP2016539445A priority patent/JP6258504B2/ja
Publication of WO2015036156A1 publication Critical patent/WO2015036156A1/de

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Classifications

    • 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
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/74—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive
    • B60T13/745—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with electrical assistance or drive acting on a hydraulic system, e.g. a master cylinder
    • 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
    • B60T13/00—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems
    • B60T13/10—Transmitting braking action from initiating means to ultimate brake actuator with power assistance or drive; Brake systems incorporating such transmitting means, e.g. air-pressure brake systems with fluid assistance, drive, or release
    • B60T13/66—Electrical control in fluid-pressure brake systems
    • B60T13/662—Electrical control in fluid-pressure brake systems characterised by specified functions of the control system components

Definitions

  • PRIOR ART DE 20 2010 017 605 111 describes a brake booster as well as a method and a device for its operation. For controlling / regulating the
  • Brake booster is described a control device, which controls based on signals from a sensor device for determining a displacement of an input rod and on the basis of signals from a motor of the brake booster this.
  • the core of the invention is the determination of the necessary pressure setpoints in the brake system based on the current driver behavior, the condition of the brake system and the
  • the invention relates to a method for controlling a brake booster in a hydraulic brake system, which comprises a plurality of steps.
  • a minimum partial pressure setpoint is selected from at least three partial pressure setpoint values. Then, the smallest partial pressure setpoint is set as the target pressure setpoint for the brake system.
  • the brake booster is controlled to adjust the target pressure setpoint by means of the brake booster. Based on the different partial pressure setpoint values, a partial pressure setpoint can be interrogated by different areas of the brake system, and thus the current operating situation of the brake system can be detected. Selecting the smallest of these present demand values and controlling the brake booster to set this value as the target pressure command value enables the brake system to be gentle on the material and not associated with an unexpected feeling for the driver.
  • the first partial pressure setpoint value is determined as a function of a wheel brake pressure, the second partial pressure setpoint as a function of the actuation of the brake system by the driver and the third partial pressure setpoint as a function of the vehicle speed. Since, as described above, the partial pressure target values represent the current situation of the brake system, it is advantageous to take into account essential characteristics of the current operating state, such as the type of actuation by the driver, or the prevailing wheel brake pressure in the determination of the desired values.
  • the target pressure setpoint thus determined is compared with the pressure currently prevailing in the brake system.
  • the pressure difference between the target pressure setpoint and the prevailing pressure determined from the comparison is corrected in the context of the method according to the invention.
  • the pressure difference by changing the gain of the brake booster in the form of an adjustment of the desired rotational speed of a motor the brake booster or by adjusting the engine torque of the engine of the brake booster is compensated.
  • the brake booster compensates for the determined pressure difference.
  • the desired rotational speed of the engine (303) is determined as a function of the pressure difference and is limited by a limit for the engine rotational speed to a limited engine speed. Such a limitation prevents the brake booster from being operated at too high a motor speed. This provides a safety measure for the brake booster and prevents negative repercussions on the driver's pedal feel.
  • the check is carried out on the basis of the prevailing pressure in the brake system, based on the brake operation by the driver and on the basis of the presence of a brake pressure modulation by a brake pressure modulation unit. This has the advantage that the current braking situation is queried again and thus the upcoming readjustment of the bog velocity is again made plausible. This again ensures increased safety of the brake system.
  • the selection of the first, second and third partial pressure setpoint values takes place from an identical pressure range between the maximum pressure and the minimum pressure of the brake system.
  • a permissible range of pressure values is not based on the regulation of the
  • Brake booster can be left.
  • the first partial braking pressure setpoint is determined as a function of a wheel brake pressure by means of a signal of a wheel pressure modulation unit, wherein the signal corresponds to the highest of the currently present wheel brake pressure values of wheel brakes of the brake system connected to the brake system.
  • the signal corresponds to the highest of the currently present wheel brake pressure values of wheel brakes of the brake system connected to the brake system.
  • the determination of the first partial braking pressure setpoint comprises a filtering and an offset application, which ensures that there is always a sufficiently high pressure in the braking system.
  • the partial braking pressure setpoint values are taken from characteristic diagrams on the basis of input variables ( ve hicie, PEstmax, DRR) or calculated on the basis of equations.
  • the present invention also deals with a control device for carrying out the method according to the invention.
  • the brake system according to the invention comprises a brake booster which is operated by means of the method according to the invention and a control device for carrying out the method.
  • FIG. 1 shows a flowchart of the method according to the invention for controlling a B force m force rs.
  • FIG. 2 shows the determination of partial pressure setpoint values which enter into the regulation of the brake booster.
  • Figure 3 shows a schematic representation of a brake booster.
  • the brake system comprises a control unit 1 and a brake pressure modulation unit 2.
  • the control unit 1 controls and / or regulates the
  • Brake booster 308 of the brake system is the Brake booster 308 of the brake system.
  • FIG. 3 schematically shows an electromechanical brake booster 308.
  • the brake booster acts via an output rod 305 Master cylinder 304, more specifically, an input piston of the master cylinder 304 with a force, thus to build in a known manner, a pressure in a hydraulic brake system.
  • the driver Via the input rod 302, the driver can transmit a force to the output rod 305 via the reaction disk 306.
  • the amplifier body can be offset by means of a motor 303 via a transmission 307, which converts the rotation of the motor.
  • the transmission 307 is a rotation-translation conversion gear.
  • the brake booster 308 is controlled depending on different sizes, which will be discussed below. The description is made here in steps with the associated components of the control unit. 1
  • a closed loop control is used.
  • a pressure sensor signal is used, which corresponds to a measured pressure in the brake system.
  • This signal can be supplied directly and / or indirectly to the system.
  • the pressure sensor signal can be directly available by installing a pressure sensor in the brake pressure modulation unit 2, or else by a separately installed pressure sensor which provides the pressure sensor signal via a data line.
  • the pressure sensor signal can be derived from other variables, such as load-related variables such.
  • load-related variables such as load-related variables such.
  • FIG. 1 shows how, starting from the brake pressure modulation unit 2, for example a known ESP system, a pressure sensor signal PESP is forwarded to the control unit 2 of the brake booster.
  • This pressure sensor signal PESP is now used to control the brake booster 308.
  • the brake booster of the brake booster is changed such that the current actually present pressure in the braking system to the determined brake pressure demand p Ta rget is equalized.
  • the path S B B of the booster body 301 (also Boostbody genant) of the brake booster 308 with predetermined rotational speed w Mo gate on the motor control by means of the motor 303 of the brake booster 308 moves.
  • the determination of the target pressure p Targ et- the target pressure p Ta rget corresponds to the currently existing pressure requirement of the brake system that it is to be adjusted by means of the brake booster 308.
  • This pressure requirement depends, among other things
  • the driver behavior 202 ie whether the driver operates the brake pedal with caution or force, with high force and / or speed,
  • FIG. 2 shows a part of the calculation of the pressure requirement p Ta rget.
  • a partial pressure setpoint is determined in each case.
  • the value for the respective partial pressure setpoint lies between a minimum pressure requirement (p M i n ) and a maximum pressure requirement (p max ) for driver brake request, for road friction coefficient, as well as for vehicle speed.
  • the actual selection of the respective sub-pressure setpoint can be done via maps or via equations, in particular straight-line equations.
  • the driver-dependent partial pressure target value p Targ et -DRR is determined by means of a path difference DRR (see FIG. 3) between an input rod path SIR and the
  • this path difference is small, then a small partial pressure setpoint pT arg et DRR is assumed; if the path difference is large, a larger partial pressure setpoint pT arg et DRR is assumed.
  • the choice of the partial pressure setpoint corresponding to the path difference pT arg et DRR takes place via maps or also via equations, in particular straight line equations.
  • the path difference represents a measure of the operation of the brake by the driver.
  • the road friction coefficient-dependent partial pressure target value pTarget-wh is determined on the basis of estimated or measured variables on the basis of the wheel brake cylinder pressures PRR, PRL, PFR and PFL corresponding to the four wheel brake cylinders of a vehicle.
  • a signal p Es tMax of the pressure modulation unit 2 corresponds to the maximum pressure present at each sampling time of the data transmission between pressure modulation unit 2 and control unit 1 from the four brake pressures PRR, PRL, PFR and PFL of the connected wheel brakes.
  • the brake pressure modulation unit 2 determines the maximum pressure of the connected wheel brakes and transmits them to the control unit 1.
  • the pressure value p Es tMax can then be assigned a corresponding partial pressure setpoint pwh.
  • the actual selection of the respective sub-pressure setpoint can be done via maps or via equations, in particular straight-line equations.
  • a value corresponding to p Es tmax can also be determined by calculation on the basis of constructional and internal variables of the brake booster 308.
  • a partial volume is determined by multiplying the displacement of the brake booster S B B with the pressure acting surface of the master cylinder 304. This partial volume is additively linked to the dead volume Voffset of the brake system.
  • a pressure value can then be determined in turn, the analogous as at p Es tMax a partial pressure setpoint p
  • the road friction coefficient-dependent partial pressure target value p W h determined in one of these ways is filtered in a further step and increased with the aid of an offset impact.
  • Step is then a corrected value partial pressure target value PTarget-wh before.
  • the increase ensures that the pressure in any case (even in the event of a fault) is large enough to be able to brake with maximum safety.
  • High wheel brake cylinder pressures are relatively rare in real driving on the road, with the usually occurring comfort braking only low pressures are implemented.
  • Low-friction ABS regulations which take a relatively long time and can thus generate proportionally high loads, also only determine a low wheel brake cylinder pressure. This can be a small pressure requirement for the brake system be specified. Only at a high coefficient of friction must a very high pressure be provided for the ABS case.
  • the vehicle speed-dependent partial pressure requirement pTarget-v of the brake system is assigned small values for small vehicle speeds v Ve hicie near standstill Min. As a result, the load in possibly long-lasting vehicle standstill - eg in traffic jams - reduced for the entire brake system. At higher speeds Vvehicie greater Max, the pressure requirement is set to the maximum value. Other special cases can also be considered in order to additionally define the pressure requirement of the brake system at this point.
  • the signals are linked as logical AND. Only if the driver applies the brake energetically (D RR > Max) AND the road surface has a high coefficient of friction (pEstwiax> Max) UN D the vehicle speed is high enough (v ve hicie> Max), the highest pressure in the brake system is necessary , In other words, if, for example, the driver operates the brake only lightly OR the coefficient of friction of the road surface is low OR the vehicle is stationary, a low pressure may be sufficient.
  • This comparison result p Ta rget is used for the further adjustment of the brake booster. As a result, the pressure to be set in the brake system is set.
  • the aim of the control is the adjustment of the pressure p Ta rget on a targeted variation of the brake power assistance from the brake booster. This is done via a targeted withdrawal of the path or the force of the brake force support element in the form of the engine torque of the motor 303 of the brake booster.
  • step 4 of the illustrated embodiment the pressure demand of the brake system derived as target pressure PTarget in step 3 is deducted from the prevailing actual pressure PESP, thereby generating a differential pressure signal ⁇ pcontroi.
  • This differential pressure signal Ap Co ntroi is a control algorithm 5 (Pressure Controller, eg
  • PID controller determines and outputs in the present embodiment as an output to be set engine speed of the engine of the brake booster.
  • this target engine speed of the engine of the brake booster is limited and output as w Ta rget-iim. This ensures that the driver and the brake booster do not expect too high changes in the current operating point. This means that the currently existing brake booster must not be changed too much, so as not to irritate the driver. This represents a safety function of the brake booster.
  • step 7 Controller Coordination
  • the now present control of the electric motor of the brake booster fits together with the driver behavior.
  • the query checks so in two redundant ways the driver brake request to rule out a malfunction of the scheme.
  • step 7 it is decided whether all three conditions - brake still applied, ABS active and pressure still high - are met. If this is the case, the determined Motoran Kunststoffwert WTarget-Nm is passed as a size w Mo tor, otherwise the predetermined by the driver Motorgeschwindigkeirt W Ta rget forwarded as w Mo tor- Thus, a plausibility of the passed on to the engine target speed w Mo gate is dependent on the currently present situation.
  • the output signal from step 7 is w Mo tor, the engine speed setpoint of the brake booster motor 303.
  • This setpoint is the engine control 9 (Motor Control) passed, which is based on a comparison with the actual speed of the Booster motor in the brake booster motor Schrit 10 so controls that takes the engine, the target engine speed w Mo tor.
  • step 1 By means of the motor 303 downstream transmission 307, the rotational movement of the motor 303 is converted into a longitudinal movement of the amplifier body 301 in step 1 1, which leads to an offset of the amplifier body to S B B.
  • the brake pressure modulation device 2 has in a known manner a return pump which is active in the ABS operating case and which generates an additional pressure modulation by a volume flow q Pu mp in the case of an activity.
  • the volumetric flow of the pump in combination with the pressure PTMCI, 2 present at the master cylinder output, leads to a new present pressure p E sp, which in turn enters into the control.
  • the brake pressure modulation unit 2 measures the brake system pressure at the master cylinder output and, as already described above, makes this available via the data line as p E sp.
  • the pressure modulation device 2 estimates or measures this effect by suitable means, calculates the current values of the wheel brake cylinder pressures PFL, PFR, PRL and p R R and provides the brake booster the maximum of the wheel brake cylinder pressures as the signal p Es tMax as described in step 3, the road friction coefficient Part brake pressure demand p Ta rge t-wh to determine.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Regulating Braking Force (AREA)
  • Braking Systems And Boosters (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung befasst sich mit einem Verfahren zur Steuerung eines Bremskraftverstärkers in einem hydraulischen Bremssystem, in dem der kleinsten Teildrucksollwert aus wenigstens drei Teildrucksollwerten (pTarget-v, pTarget-wh, pTarget-DRR) ermittelt wird, welcher dann als Zieldrucksollwert festgelegt wird und der dann mittels eines Bremskraftverstärkers eingestellt wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Betreiben eines Bremskraftverstärkers, Steuergerät zur Durchführung des Verfahrens und ein den Bremskraftverstärker und das Steuergerät umfassendes Bremssvstem
Stand der Technik In der DE 20 2010 017 605 111 sind ein Bremskraftverstärker sowie ein Verfahren und eine Vorrichtung zu dessen Betrieb beschrieben. Zur Steuerung/Regelung des
Bremskraftverstärkers ist ein Steuergerät beschrieben, welches anhand von Signalen einer Sensoreinrichtung zum Ermitteln eines Verschiebewegs einer Eingangsstange sowie anhand von Signalen eines Motors des Bremskraftverstärkers diesen ansteuert.
Optional können auch Signale eines Differenzwegsensors zur Bestimmung einer
Relativauslenkung zwischen der Eingangsstange und einem Verstärkerkörper oder eines Kraftsensors zur Bestimmung einer Fahrerkraft von dem Steuergerät ausgewertet werden. In Fahrsituationen mit Bremsung kann es vorkommen, dass durch gleichzeitigen Bremsdruckaufbau von Fahrer, Bremskraftverstärker und Rückforderung der ABS-/ESP- Rückförderpumpe zu hohen Drücken im Bremssystem kommt. Diese hohen Drücke verschlechtern die Bremspedalhaptik und belasten das Bremssystem unnötig. Der Fahrer wird dadurch irritiert, da er diese Abweichung nicht gewohnt ist. Aufgabe der des vorliegenden erfindungsgemäßen Verfahrens ist es, situationsgerecht im Falle einer ABS-
Regelung, also wenn die ABS-/ESP-Rückförderpumpe viel Volumen zurückfördern kann, den Druck im Bremssystem so zu steuern, dass die Bremspedalhaptik als angenehm empfunden wird, die Bremsperformance (minimal möglicher Bremsweg) sichergestellt werden kann und die Belastung für das Bremssystem so klein wie möglich wird, um die Bremssystemkomponenten nicht zu überlasten.
Kern der Erfindung ist die Ermittlung der notwendigen Drucksollwerte im Bremssystem anhand des aktuellen Fahrerverhaltens, des Zustandes der Bremsanlage und der
Fahrbahnbeschaffenheit sowie weiteren Kennwerten der Fahrsituation, z.B. der Fahrzeuggeschwindigkeit. Der so ermittelte Zieldruckwert wird mittels eines elektronischen Bremskraftverstärkers eingestellt. Auf diese Weise wird situationsgerecht die Belastung für das Bremssystem begrenzt. Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines Bremskraftverstärkers in einem hydraulischen Bremssystem, welches mehrere Schritte umfasst.
Es wird ein kleinster Teildrucksollwert aus wenigstens drei Teildrucksollwerten ausgewählt. Daraufhin wird der kleinste Teildrucksollwert als Zieldrucksollwert für das Bremssystem festgelegt. Der Bremskraftverstärker wird zur Einstellung des Zieldrucksollwerts mittels des Bremskraftverstärkers gesteuert. Anhand der unterschiedlichen Teildrucksollwerte kann von unterschiedlichen Bereichen des Bremssystems jeweils ein Teildrucksollwert abgefragt, und somit die aktuelle Betriebssituation des Bremssystems erfasst werden. Die Auswahl des kleinsten dieser vorliegenden Anforderungswerte und Steuern des Bremskraftverstärkers zur Einstellung dieses Werts als Zieldrucksollwert ermögllicht ein materialschonendes und für den Fahrer nicht mit einem unerwarteten Gefühl verbundenes Betreiben des Bremssystems. In vorteilhafter Ausgestaltung des Verfahrens werden der erste Teildrucksollwert in Abhängigkeit eines Radbremsdrucks, der zweite Teildrucksollwert in Abhängigkeit der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrer und der dritte Teildrucksollwert in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit ermittelt. Da wie eingangs beschrieben die Teildrucksollwerte die aktuelle Situation des Bremssystems darstellen ist es vorteilhaft, wesentliche Eigenschaften des aktuellen Betriebszustands wie die Betätigungsart durch den Fahrer, oder der vorherrschende Radbremsdruck bei der Bestimmung der Sollwerte zu berücksichtigen.
In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der so ermittelte Zieldrucksollwert mit dem aktuell im Bremssystem vorherrschenden Druck verglichen. Die aus dem Vergleich ermittelte Druckdifferenz aus Zieldrucksollwert und vorherrschendem Druck wird im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens ausgeregelt. So kann in vorteilhafter Weise bestimmt werden, wie weit der ermittelte Zieldrucksollwert vom aktuell vorherrschenden Druckwert im Bremssystem entfernt ist. Dadurch ist eine Regelgröße für das Verfahren festgelegt.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass die Druckdifferenz durch Veränderung der Verstärkung des Bremskraftverstärkers in Form einer Anpassung der Soll-Drehgeschwindigkeit eines Motors des Bremskraftverstärkers oder durch Anpassen des Motormoments des Motors des Bremskraftverstärkers ausgeregelt wird. Auf diese Weise gleicht der Bremskraftverstärker die ermittelte Druckdifferenz aus. In vorteilhafter Weise wird die Soll-Drehgeschwindigkeit des Motors (303) abhängig von der Druckdifferenz ermittelt und durch eine Grenze für die Motordrehgeschwindigkeit auf eine begrenzte Motorgeschwindigkeit begrenzt wird. Durch eine solche Begrenzung wird vermieden, dass der Bremskraftverstärker mit einer zu hohen Motorgeschwindigkeit betrieben wird. Dies stellt eine Sicherheitsmaßnahme für den Bremskraftverstärker dar und verhindert negative Rückwirkungen auf das Pedalgefühl des Fahrers.
Weiterhin ist vorteilhaft, dass vor Ansteuerung des Motors des Bremskraftverstärkers mit der begrenzten Motordrehgeschwindigkeit überprüft wird, ob eine Ansteuerung mit der begrenzten Motorgeschwindigkeit ausgeführt werden soll oder mit der durch die Bremsbetätigung seitens des Fahrers vorgegebenen Motorgeschwindigkeit. Dies verhindert, dass eine Anpassung der vom Fahrer durch die Bremsbetätigung vorgegebenen Motorgeschwindigkeit des Bremskraftverstärkers in Richtung der begrenzten Motorgeschwindigkeit erfolgt, wenn dies situationsbedingt nicht mehr notwendig ist. In vorteilhafter Ausgestaltung erfolgt die Überprüfung anhand des vorherrschenden Drucks im Bremssystem, anhand der Bremsbetätigung durch den Fahrer sowie anhand dem Vorliegen einer Bremsdruckmodulation seitens einer Bremsdruckmodulationseinheit erfolgt. Dies hat zum Vorteil, dass die aktuelle Bremssituation erneut abgefragt wird und somit die anstehende Nachregelung der Moorgeschwindigkeit nochmals plausibilisiert wird. Dies gewährleistet erneut eine erhöhte Sicherheit des Bremssystems.
In vorteilhafter Weise erfolgt die die Auswahl der ersten, zweiten und dritten Teildrucksollwerte aus einem identischen Druckbereich zwischen Maximaldruck und Minimaldruck des Bremssystems. Somit ist für alle drei Teildruckwerte gewährleistet, dass ein zulässiger Bereich an Druckwerten nicht anhand der Regelung des
Bremskraftverstärkers verlassen werden kann.
In vorteilhafter Weise wird der erste Teilbremsdrucksollwert in Abhängigkeit eines Radbremsdrucks mittels eines Signals einer Raddruckmodulationseinheit ermittelt wird, wobei das Signal dem höchsten der aktuell vorliegenden Radbremsdruckwerte von an das Bremssystem angeschlossenen Radbremsen des Bremssystems entspricht. Durch diese Signalweitergabe wird die aktuelle Bremssituation adäquat an das Steuergerät des Bremskraftverstärkers weitergegeben.
Weiterhin umfasst die Ermittlung des ersten Teilbremsdrucksollwerts eine Filterung und eine Offsetbeaufschlagung umfasst, womit gewährleistet wird, dass stets ein ausreichend hoher Druck im Bremssystem vorhanden ist. Ferner werden die Teilbremsdrucksollwerte anhand von Eingangsgrößen (vvehicie, PEstmax, DRR) aus Kennfeldern entnommen werden oder anhand von Gleichungen berechnet.
Die vorliegende Erfindung befasst sich ebenso mit einem Steuergerät zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Das erfindungsgemäße Bremssystem umfasst einen Bremskraftverstärker der mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens betrieben wird sowie eine Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Figurenbeschreibung
Figur 1 zeigt ein Ablaufdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens zu Regelung eines B re m s kraftve rstärke rs .
Figur 2 zeigt die Bestimmung von Teildrucksollwerten die in die Regelung des Bremskraftverstärkers eingehen.
Figur 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Bremskraftverstärkers.
Ausführungsformen
In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Bremssystem eine Steuereinheit 1 sowie eine Bremsdruckmodulationseinheit 2. Die Steuereinheit 1 steuert und/oder regelt den
Bremskraftverstärker 308 des Bremssystems.
Figur 3 zeigt schematisch einen elektromechanischen Bremskraftverstärker 308. Der Bremskraftverstärker beaufschlagt über eine Ausgangsstange 305 einen Hauptbremszylinder 304, genauer gesagt einen Eingangskolben des Hauptbremszylinders 304 mit einer Kraft, um somit in bekannter Weise einen Druck in einem hydraulischen Bremssystem aufzubauen. Dazu befindet sich eine Reaktionsscheibe 306 zwischen der Ausgangsstange 305 des Bremskraftverstärkers 308 einerseits und einem Verstärkerkörper 301 sowie einer Eingangsstange 302 andererseits. Über die Eingangsstange 302 kann der Fahrer eine Kraft auf die Ausgangsstange 305 über die Reaktionsscheibe 306 übertragen. Der Verstärkerkörper kann mittels eines Motors 303 über ein Getriebe 307, welches die Rotation des Motors umsetzt, translativ versetzt werden. Das Getriebe 307 ist ein Rotations- Translations-Umsetungsgetriebe. Somit kann durch den Motor 303 über das Getriebe 307 der Verstärkerkörper 301 bewegt werden und dieser ebenfalls über die Reaktionsscheibe 306 die Ausgangsstange 305 mit Kraft beaufschlagen. Der Versatz des Verstärkerkörpers 301 in Bezug auf das Verstärkergehäuse 309 ist als Größe SBB gezeigt. Die Auslenkung der Eingangsstange 302 aus Ihrer Ruheposition als Größe SIR.
Der Bremskraftverstärker 308 wird abhängig von unterschiedlichen Größen geregelt, auf die im Folgenden eingegangen wird. Die Beschreibung erfolgt hierbei in Schritten mit den zugeordneten Bestandteilen der Steuereinheit 1 .
Um den im Bremssystem erforderlichen Druckbedarf abzudecken wird eine geschlossene Regelung verwendet. Dazu wird ein Drucksensorsignal verwendet, welches einem gemessenen Druck im Bremssystem entspricht. Dieses Signal kann direkt und/oder indirekt dem System zugeführt werden. So kann das Drucksensorsignal direkt durch Verbauen eines Drucksensors in der Bremsdruckmodulationseinheit 2 zur Verfügung stehen, oder aber auch durch einen separat verbauten Drucksensor, der über eine Datenleitung das Drucksensorsignal zur Verfügung stellt.
Ebenso kann das Drucksensorsignal aus anderen Größen abgeleitet sein, beispielsweise aus belastungsrelevanten Größen wie z. B. Motormoment des Antriebsmotors des Bremskraftverstärkers 308.
In Figur 1 ist dargestellt, wie ausgehend von der Bremsdruckmodulationseinheit 2, beispielsweise einem bekannten ESP System, ein Drucksensorsignal PESP die Steuereinheit 2 des Bremskraftverstärkers weitergegeben wird. Dieses Drucksensorsignal PESP wird nun dazu genutzt, um den Bremskraftverstärker 308 anzusteuern. Dabei wird die Bremskraftverstärkung des Bremskraftverstärkers derart verändert, dass der aktuell tatsächlich vorliegende Druck im Bremssystem an den ermittelten Bremsdruckbedarf pTarget angeglichen wird.
Dazu wird beispielsweise der Weg SBB des Verstärkerkörpers 301 (auch Boostbody genant) des Bremskraftverstärkers 308 mit vorgebbarer Drehgeschwindigkeit wMotor über die Motoransteuerung mittels des Motors 303 des Bremskraftverstärkers 308 verschoben.
In einem ersten Teil 3 Steuerverfahrens erfolgt die Ermittlung des Zieldrucks pTarget- Der Zieldruck pTarget entspricht dem aktuell vorliegenden Druckbedarf des Bremssystems den es mittels des Bremskraftverstärkers 308 einzustellen gilt.
Dieser Druckbedarf hängt unter anderem ab
• vom Fahrerverhalten 202, also ob der Fahrer das Bremspedal eher vorsichtig oder stark, mit hoher Kraft und/oder Geschwindigkeit betätigt,
• vom Fahrbahnreibwert 203(griffige Fahrbahn oder glatte Fahrbahn) · und von der Fahrzeuggeschwindigkeit 201 (hohe Geschwindigkeit vs. Stillstand).
Dies wird anhand von Figur 2 genauer beschrieben.
Figur 2 stellt einen Teil der Berechnung des Druckbedarfes pTarget dar.
Es wird für die aufgezählten Kriterien Fahrerverhalten 202, Fahrbahnreibwert 203 und Fahrzeuggeschwindigkeit 201 jeweils ein Teildrucksollwert ermittelt. Der Wert für den jeweiligen Teildrucksollwert liegt zwischen einem minimalem Druckbedarf (pMin) und einem maximalen Druckbedarf (pMax) für Fahrerbremswunsch, für Fahrbahnreibwert, sowie für Fahrzeuggeschwindigkeit. Die eigentliche Auswahl des jeweiligen Teildrucksollwerts kann über Kennfelder oder auch über Gleichungen, insbesondere Geradengleichungen erfolgen. Der fahrerabhängige Teildrucksollwert pTarget -DRR wird anhand einer Wegdifferenz DRR (siehe Figur 3) zwischen einem Eingangsstangenweg SIR und dem - aus dem gemessenen
Drehwinkel des Motors des Bremskraftverstärkers rechnerisch ermittelten - Weg des Verstärkerkörpers SBB im Bremskraftverstärker ermittelt (DRR=Driver Brake Request Recognition). Es handelt sich also um die Wegdifferenz zwischen Eingangsstangenweg und Verstärkerweg.
Ist dieser Wegunterschied klein, so wird ein kleiner Teildrucksollwert pTarget-DRR angenommen, ist die Wegdifferenz groß, wird ein größerer Teildrucksollwert pTarget-DRR angenommen. Die Wahl des der Wegdifferenz entsprechenden Teildrucksollwerts pTarget-DRR erfolgt über Kennfelder oder auch über Gleichungen, insbesondere Geradengleichungen. Die Wegdifferenz stellt ein Maß für die Betätigung der Bremse seitens des Fahrers dar.
Der fahrbahnreibwertabhängige Teildrucksollwert pTarget-wh wird anhand von Schätz- oder Messgrößen anhand der Radbremszylinderdrücke PRR, PRL, PFR und PFL entsprechend den vier Radbremszylindern eines Fahrzeugs ermittelt.
Zum einen ist dies möglich anhand eines Signals pEstMax der Druckmodulationseinheit 2. Dieser Wert entspricht dem zu jedem Abtastzeitpunkt der Datenübertragung zwischen Druckmodulationseinheit 2 und Steuereinheit 1 vorliegenden Maximaldruck aus den vier Bremsdrücken PRR, PRL, PFR und PFL der angeschlossenen Radbremsen. Die Bremsdruckmodulationseinheit 2 ermittelt den Maximaldruck der angeschlossenen Radbremsen und überträgt diesen an die Steuereinheit 1 . Dem Druckwert pEstMax kann dann ein entsprechender Teildrucksollwert pwh zugeordnet werden. Die eigentliche Auswahl des jeweiligen Teildrucksollwerts kann über Kennfelder oder auch über Gleichungen, insbesondere Geradengleichungen erfolgen.
Alternativ kann ein pEstmax entsprechender Wert auch rechnerisch anhand von baulichen und internen Größen des Bremskraftverstärkers 308 ermittelt werden. Dazu wird durch Multiplikation des Verschiebewegs des Bremskraftverstärkers SBB mit der Druckwirkfläche des Hauptbremszylinders 304 ein Teilvolumen ermittelt. Dieses Teilvolumen wird additiv mit dem Totvolumen Voffset des Bremssystems verknüpft . Anhand der bekannten Druck Volumen Kennlinie des Bremssystems kann dann wiederrum ein Druckwert bestimmt werden, dem analog wie bei pEstMax ein Teildrucksollwert p
Pwh zugeordnet wird.
Der auf eine dieser Arten ermittelte fahrbahnreibwertabhängige Teildrucksollwert pWh wird in einem weiteren Schritt gefiltert und mit Hilfe eines Offsetaufschlages erhöht. Nach diesem
Schritt liegt dann ein korrigierter Wert Teildrucksollwert PTarget-wh vor. Durch die Erhöhung wird sichergestellt, dass der Druck in jedem Falle (auch im Fehlerfalle) groß genug ist um mit maximaler Sicherheit bremsen zu können.
Hohe Radbremszylinderdrücke sind bei realen Fahrten im Straßenverkehr relativ selten, bei den normalerweise auftretenden Komfortbremsungen werden nur niedrige Drücke umgesetzt. Bei ABS-Regelungen auf Niedrigreibwert, die relativ lange dauern und damit anteilig hohe Belastungen erzeugen können, wird ebenfalls nur ein niedriger Radbremszylinderdruck ermittelt. Damit kann ein kleiner Druckbedarf für das Bremssystem vorgegeben werden. Nur auf hohem Reibwert muss für den ABS-Fall ein sehr hoher Druck bereitgestellt werden.
Der fahrzeuggeschwindigkeitsabhängige Teildruckbedarf pTarget-v der Bremsanlage wird für kleine Fahrzeuggeschwindigkeiten vVehicie nahe Stillstand Min mit kleinen Werten belegt. Dadurch wird die Belastung im ggf. lang andauernden Fahrzeugstillstand - z.B. im Verkehrsstau - für das gesamte Bremssystem reduziert. Bei höheren Geschwindigkeiten Vvehicie größer Max wird der Druckbedarf auf den Maximalwert gelegt. Es können auch weitere Sonderfälle betrachtet werden, um den Druckbedarf des Bremssystems an dieser Stelle ergänzend zu definieren.
Für alle drei Kriterien wird die gleiche Parametrierung der minimal und maximal zulässigen Teildrucksollwerte (pmin bzw. pmax) vorgegeben.
Aus den vorliegenden Teildruckbedarfswerten PTarget-v, PTarget-wh sowie pTarget-DRR wird mittels einer Minimumauswahl der kleinste Teildruckbedarf als Sollwert pTarget für die Druckregelung ausgewählt.
Die Signale werden als logisches UND verknüpft. Nur wenn der Fahrer die Bremse energisch betätigt (DRR > Max) UND die Fahrbahn einen hohen Reibwert aufweist (pEstwiax > Max) UN D die Fahrzeuggeschwindigkeit hoch genug ist (vvehicie > Max) ist, ist auch der höchste Druck im Bremssystem notwendig. Anders gesagt kann, wenn beispielsweise der Fahrer die Bremse nur leicht betätigt ODER der Reibwert der Fahrbahn niedrig ist ODER das Fahrzeug steht, ein niedriger Druck ausreichend sein. Dieses Vergleichsergebnis pTarget wird für die weitere Einstellung der Bremskraftverstärkung verwendet. Dadurch ist der einzustellende Druck im Bremssystem festgelegt.
Ziel der Regelung ist die Einstellung des Druckes pTarget über eine gezielte Variation der Bremskraftunterstützung seitens des Bremskraftverstärkers. Dies erfolgt über eine gezielte Zurücknahme des Weges oder der Kraft des Bremskraftunterstützungselementes in Form des Motormoments des Motors 303 des Bremskraftverstärkers.
In einem Folgeschritt 4 des dargestellten Ausführungsbeispiels wird dazu der als Solldruck PTarget in Schritt 3 abgeleitete Druckbedarf der Bremsanlage von dem vorherrschenden Istdruck PESP abgezogen und dadurch ein Differenzdrucksignal Äpcontroi erzeugt. Dieses Differenzdrucksignal ÄpControi wird einem Regelalgorithmus 5 (Pressure Controller, z.B. ein
PID-Regler) zugeführt, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Ausgangssignal eine einzustellende Motorgeschwindigkeit des Motors des Bremskraftverstärkers ermittelt und ausgibt. Im Folgeschritt 6 (Limitation) wird diese Soll-Motorgeschwindigkeit des Motors des Bremskraftverstärkers begrenzt und als wTarget-iim ausgegeben. Dadurch wird sichergestellt, dass der Fahrer und der Bremskraftverstärker keine zu hohen Änderungen des aktuellen Arbeitspunktes zu erwarten haben. Dies bedeutet, dass die aktuell vorliegende Bremskraftverstärkung nicht zu stark verändert werden darf, um den Fahrer nicht dadurch zu irritieren. Dies stellt eine Sicherheitsfunktion des Bremskraftverstärkers dar.
Im folgenden Schritt 7 (Controller Coordination) wird sichergestellt, dass die nun vorliegende Ansteuerung des Elektromotors des Bremskraftverstärkers mit dem Fahrerverhalten zusammen passt. Dazu wird überprüft, ob die Bremse weiterhin betätigt ist. Größen, die dies ermöglichen sind der aktuell vorliegende Differenzweg DRR sowie die Sollmotorgeschwindigkeit wTarget die ursprünglich entsprechend dem Fahrerbremswunsch vorgegeben wurde. Aus dem Signal des Eingangstangenweges s!R wird dieser ursprüngliche Sollwert wTarget für die Motorgeschwindigkeit ermittelt, die eine Bremskraftverstärkung für alle Fahrsituationen sicherstellt. Dies erfolgt durch Berechnung des Differenzwegs DRR = SBB-SIR als Differenz aus Verstärkerkörperweg SBB und Eingangsstangenweg s!R und der zeitlichen Ableitung des Eingangstangenweges S|R als dynamische Führungsgrößenaufschaltung, in Form eines Vorsteuersignals. Die Abfrage prüft so auf zwei redundanten Wegen den Fahrerbremswunsch, um ein Fehlverhalten der Regelung auszuschließen.
Ferner wird überprüft, ob die Bremsdruckmodulationseinrichtung - also der ESP-Regler - sich im weiterhin im Antiblockierbetrieb befindet (ABSActive), und weiterhin hohe Druckwerte vorliegen, welche die erfindungsgemäße Druckregelung notwendig machen (ABSActive)- Dazuhin wird überprüft, ob ein bedenkliches Verhalten des Bremssystemdruckes pEsp vorliegt, d.h. ob die Drucksensorsignale hohe Werte anzeigen. Dies kann anhand der Größe des Wertes pEsp ermittelt und im Schritt 7 als Eingangsgröße zugeführt werden.
In Schritt 7 wird entschieden ob alle drei Bedingungen - Bremse noch betätigt, ABS aktiv und Druck noch hoch - erfüllt sind. Ist dies der Fall wird der ermittelte Motoransteuerwert WTarget-Nm durchgeleitet als Größe wMotor, ansonsten wird die vom Fahrer vorgegebene Motorgeschwindigkeirt wTarget weitergeleitet als wMotor- Somit erfolgt eine Plausibilisierung der an den Motor weitergereichten Solldrehgeschwindigkeit wMotor abhängig von der aktuell vorliegenden Situation.
Ausgangssignal aus Schritt 7 ist wMotor, der Motorgeschwindigkeitssollwert des Bremskraftverstärkermotors 303. Dieser Sollwert wird der Motorregelung 9 (Motor-Control) übergeben, die anhand eines Vergleiches mit der Ist-Geschwindigkeit des Bremskraftverstärkermotors den Bremskraftverstärkermotor in Schrit 10 so ansteuert, das der Motor die Sollmotorgeschwindigkeit wMotor annimmt.
Mittels des dem Motor 303 nachgeschalteten Getriebes 307 wird in Schritt 1 1 die Drehbewegung des Motors 303 in eine Längsbewegung des Verstärkerkörpers 301 umgewandelt was zu einem Versatz des Verstärkerkörpers um SBB führt.
Zusammen mit dem Eingangsstangenweg des Fahrers s!R durch Versatz der Eingangsstange 302 ergibt sich über weitere konstruktive Übertragungselemente wie der Reaktionsscheibe 306 mechanisch der Weg STMC des Hauptbremszylinders in Schritt 13. Der Versatz der Kolben des Hauptbremszylinders führt in bekannter Weise zu einer Druckbeaufschlagung der Bremsflüssigkeit und somit zu einem Druck im Bremssystem auf den beiden Ausgangsleitungen des Hauptbremszylinders (PTMCI ,2)-
Die Bremsdruckmodulationseinrichtung 2 weist in bekannter Weise eine Rückförderpumpe, die im ABS Betriebsfall aktiv ist und die im Falle einer Aktivität eine zusätzliche Druckmodulation durch einen Volumenstrom qPump erzeugt. Der Volumenstrom der Pumpe führt in Kombination mit dem am Hauptbremszylinderausgang vorliegenden Druck PTMCI ,2 ZU einem neuen vorliegenden Druck pEsp der wiederum in die Regelung eingeht.
Die Bremsdruckmodulationseinheit 2 misst den Bremssystemdruck am Hauptbremszylinderausgang und stellt diesen, wie anfänglich schon beschrieben per Datenleitung als pEsp zur Verfügung.
Durch die Ventilbeschaltung im Hydraulikaggregat der Bremsdruckmodulationseinrichtung wird das Verhalten der Radbremszylinderdrücke an der Rädern vorne links pFi_, vorne rechts PFR, hinten links pRL und hinten rechts pRR beeinflusst. Die Druckmodulationseinrichtung 2 schätzt oder misst diese Auswirkung mit geeigneten Mitteln, berechnet die aktuellen Werte der Radbremszylinderdrücke PFL, PFR, PRL und pRR und stellt dem Bremskraftverstärker das Maximum der Radbremszylinderdrücke als Signal pEstMax zur Verfügung um wie beschrieben in Schritt 3 den fahrbahnreibwertabhängigen Teilbremsdruckbedarf pTarge t-wh zu ermitteln.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Steuerung eines Bremskraftverstärkers (308) in einem hydraulischen Bremssystem, umfassend die Schritte
Ermitteln eines kleinsten Teildrucksollwertes (PTarget) aus wenigstens drei
TeildrUCkSOllwerten (pTarget-V, PTarget-Wh, PTarget-DRR),
Festlegen des kleinsten Teildrucksollwertes als Zieldrucksollwert (PTarget) für das Bremssystem,
Steuern des Bremskraftverstärkers zur Einstellung des Zieldrucksollwerts (PTarget) mittels des Bremskraftverstärkers.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei
der erste Teildrucksollwert (PTarget-wh) in Abhängigkeit eines Radbremsdrucks (pEstmax),
der zweite Teildrucksollwert (PTarget-DRR) in Abhängigkeit der Betätigung der Bremsanlage durch den Fahrer (DRR SBB) und
der dritte Teildrucksollwert (PTarget-v) in Abhängigkeit der Fahrzeuggeschwindigkeit (vver>icie) ermittelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Zieldrucksollwert (PTarget) rnit dem aktuell im Bremssystem vorherrschenden Druck (PESP) verglichen wird und die Druckdifferenz (Äpcontroi) aus Zieldrucksollwert (PTarget) und vorherrschendem Druck (PESP) ausgeregelt wird (4).
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenz durch Veränderung der Verstärkung des Bremskraftverstärkers (308):
- durch Anpassen einer Soll-Drehgeschwindigkeit (wMotor) eines Motors (303) des Bremskraftverstärkers (308) oder
- durch Anpassen des Motormoments des Motors (303) des Bremskraftverstärkers (308)
ausgeregelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Soll- Drehgeschwindigkeit (ooMotor) des Motors (303) abhängig von der Druckdifferenz (Äpcontroi) ermittelt wird und durch eine Grenze für die Motordrehgeschwindigkeit auf eine begrenzte Motorgeschwindigkeit (wTarget-iim) begrenzt wird (6).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass vor Ansteuerung des Motors des Bremskraftverstärkers (308) mit der begrenzten Motordrehgeschwindigkeit (wTarget-iim) überprüft wird, ob eine Ansteuerung mit der begrenzten Motorgeschwindigkeit (wTarget-iim) ausgeführt werden soll oder mit der durch die Bremsbetätigung seitens des Fahrers vorgegebenen Motorgeschwindigkeit
(^Target) ■
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung anhand des vorherrschenden Drucks im Bremssystem, der Bremsbetätigung durch den Fahrer und dem Vorliegen einer Bremsdruckmodulation seitens einer Bremsdruckmodulationseinheit (2) erfolgt.
8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswahl der ersten, zweiten und dritten Teildrucksollwerte aus einem identischen Druckbereich zwischen Maximaldruck (pMax) und Minimaldruck (pmin) erfolgt.
9. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teilbremsdrucksollwert (pTarget-wh) in Abhängigkeit eines Radbremsdrucks mittels eines Signals (pEstMax) einer Raddruckmodulationseinheit (2) ermittelt wird, wobei das Signal (PEstMax) dem höchsten der aktuell vorliegenden Radbremsdruckwerte (pFi_, PFR, PRL, PRR) von an das Bremssystem angeschlossenen Radbremsen des Bremssystems entspricht.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die Ermittlung des ersten Teilbremsdrucksollwerts eine Filterung und eine Offsetbeaufschlagung umfasst.
1 1. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ermittlung der Teilbremsdrucksollwerte, diese anhand von Eingangsgrößen (vvehiCie, PEstmax, DRR) aus Kennfeldern entnommen werden oder anhand von Gleichungen berechnet werden.
12. Steuergerät zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
13. Bremssystem umfassend einen Bremskraftverstärker der mittels eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 11 betrieben und einer Steuervorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 - 11.
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