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Dokumentenidentifikation DE102006058085A1 13.12.2007
Titel Verfahren zum Ansteuern von analog angesteuerten hydraulischen Einlassventilen
Anmelder Continental Teves AG & Co. OHG, 60488 Frankfurt, DE
Erfinder Schiffner, Klaus, 64546 Mörfelden-Walldorf, DE;
Loos, Mirco, 66583 Spiesen-Elversberg, DE;
Zimmermann, Jochen, 56357 Oberwallmenach, DE
DE-Anmeldedatum 09.12.2006
DE-Aktenzeichen 102006058085
Offenlegungstag 13.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 13.12.2007
IPC-Hauptklasse H01F 7/18(2006.01)A, F, I, 20070510, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B60T 13/66(2006.01)A, L, I, 20070510, B, H, DE   
Zusammenfassung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Einlassventils eines geregelten Bremsensystems für Kraftfahrzeuge, das als stromlos offenes Ventil ausgebildet ist, wobei das Einlassventil zum Schließen bestromt wird und zum Öffnen der dem Einlassventil zugeführte Ventilstrom (Iist) auf einen Zielwert (Isoll) reduziert wird.
Bei einem schnellen Reduzieren des Ventilstroms (Iist) kann es zu einem Unterschwingen des Ventilstroms (Iist) unter den Zielwert (Isoll) kommen. Um dies zu verhindern ist vorgesehen, dass beim Öffnen des Einlassventils (3, 4) der Ventilstrom (Iist) für eine vorbestimmte Zeitdauer (tStufe) auf einen Wert (IStufe) reduziert wird, der größer ist als der Zielwert (Isoll), und dass der Ventilstrom (Iist) nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer (tStufe) auf den Zielwert (Isoll) reduziert wird.

Beschreibung[de]

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern eines analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Einlassventils eines geregelten Bremsensystems für Kraftfahrzeuge, das als stromlos offenes Ventil ausgebildet ist, wobei das Einlassventil zum Schließen bestromt wird und zum Öffnen der dem Einlassventil zugeführte Ventilstrom auf einen Zielwert reduziert wird.

In der Weiterentwicklung von Bremssystemen mit Blockierschutzregelungen ABS oder elektronischen Stabilitätsprogrammen ESP werden vermehrt analogisierte oder analog angesteuerte Ventile zur Regelung der Hydraulikflüssigkeit eingesetzt. Derartige analogisierte oder analog angesteuerte Ventile bieten den Vorteil, dass sie dosiert geöffnet oder geschlossen werden können, um einen Druckaufbau zu regeln. Beim Schaltvorgang "Öffnen" eines analogisierten stromlos offenen SO-Ventils, kann es bei einem schnellen Reduzieren des Ventilstroms zu einem Unterschwingen des Ventilstroms unter den Zielwert kommen. Durch dieses Unterschwingen des Ventilstroms unter den Zielwert wird das Ventil weiter geöffnet als es gewünscht ist. Dies führt beispielsweise zu einem größeren Druckaufbau-Gradienten.

Aus der DE 10 2004 007 955 A1 ist ein Verfahren zur Ansteuerung hydraulischer Ventile bekannt, bei dem eine dynamische Verzögerung bzw. eine Nacheilung des Istwertes des Druckes durch einen Vorhalt in der Eingangsgröße Strom kompensiert wird. Ein Unterschwingen des Ventilstroms wird dadurch nicht vermieden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Ansteuern eines analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Einlassventils zu entwickeln, das eine Ansteuerung mit erhöhter Präzision ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass beim Öffnen des Einlassventils der Ventilstrom für eine vorbestimmte Zeitdauer auf einen Wert reduziert wird, der größer ist als der Zielwert, und dass der Ventilstrom nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer auf den Zielwert reduziert wird.

Dabei wird der Wert, auf den der Ventilstrom zunächst reduziert wird, so gewählt wird, dass ein Unterschwingen des Ventilstroms unter den Zielwert verhindert wird. Dieser Wert, auf den der Ventilstrom zunächst reduziert wird, entspricht dem Zielwert zuzüglich eines Offsetwerts von vorzugsweise 50mA.

Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung ist vorgesehen, dass die vorbestimmte Zeitdauer so gewählt wird, dass ein Unterschwingen des Ventilstroms unter den Zielwert verhindert wird. Dabei ist vorgesehen, dass die vorbestimmte Zeitdauer vorzugsweise 20 bis 30 msec beträgt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

1 eine schematische Teildarstellung eines Bremssystems zeigt, das analog ansteuerbare Einlassventilen aufweist und an der das erfindungsgemäße Verfahren durchführbar ist;

2a ein zeitliches Ablaufdiagramm einer vorbekannten Ansteuerung eines analog ansteuerbaren Einlassventils und

2b ein zeitliches Ablaufdiagramm einer Ansteuerung eines analog ansteuerbaren Einlassventils nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Ein Schaltplan des Fahrzeugbremssystems, an der das vorliegende Verfahren durchführbar ist, ist in 1 dargestellt. Das Fahrzeugbremssystem weist hydraulisch betätigbare Radbremsen 5, 6, -, – an allen vier Fahrzeugrädern auf, die in zwei Bremskreise I und II aufgeteilt sind. In 1 ist lediglich der erste Bremskreis I dargestellt. Der zweite Bremskreis II ist im Wesentlichen symmetrisch, weshalb zur besseren Übersichtlichkeit auf die Darstellung des zweiten Bremskreises II verzichtet wird. Bei der dargestellten Diagonal-Aufteilung ist die Radbremse 5 am Kraftfahrzeugrad vorne links (VL) und die Radbremse 6 hinten rechts (HR) am ersten Bremskreis I angeschlossen. Die hydraulisch betätigbaren Radbremsen 5, 6 werden mit Hilfe eines pedalbetätigten Druckgebers 14, der als Vakuum-Bremskraftverstärker ausgebildet ist und dem ein Tandem-Hauptzylinder 2 nachgeschaltet ist, mit hydraulischem Druckmittel beaufschlagt. Zur Beaufschlagung der hydraulischen Radbremsen 5, 6 mit einem Druck sind die hydraulisch betätigbaren Radbremsen 5, 6 unter Zwischenschaltung von Einlassventilen 3, 4 über eine Hydraulikleitung 15 mit dem Hauptzylinder 2 verbunden. Bei einem Druckabbau wird das eingesteuerte Druckmittel über Auslassventile 9, 10 in einen Niederdruckspeicher 12 abgelassen.

Ausgehend vom pedalbetätigbaren Druckgeber 14 mit nachgeschaltetem Hauptbremszylinder 2 sind dem hydraulischen Bremskreis I stromabwärts ein Trennventil 1 und ein elektrisches Umschaltventil 7 zugeordnet. Das Trennventil 1 ist ein analog regelbar stromlos offenes SO-Ventil und wird für alle Regelungen während eines aktiven Druckaufbaus durch eine hydraulische Pumpe 11 benötigt. Das Trennventil 1 wird in diesen aktiven Druckaufbauphasen durch die hydraulische Pumpe 11 geschlossen, damit der Druckaufbau nicht in den Hauptbremszylinder 2 eingesteuert wird. Das elektrische Umschaltventil 7 – kurz auch EUV genannt – ist ein stromlos geschlossenes SG-Ventil, das eine Verbindung zwischen dem Hauptzylinder 2 und der Saugseite der Pumpe 11 herstellt oder unterbricht. Im angesteuerten Zustand ist das elektrische Umschaltventil 7 offen und die Pumpe 11 kann Bremsflüssigkeit aus dem Hauptzylinder 2 ansaugen und beispielsweise für eine Antriebsschlupfregelung zur Verfügung stellen.

Zur Ermittlung des eingesteuerten hydraulischen Drucks ist ein Drucksensor 13 in der vom Hauptzylinder 2 ausgehenden hydraulischen Leitung 15 vorgesehen. Dieser Drucksensor ist im zweiten Bremskreis II nicht vorhanden. Jedem der beiden Bremskreise I, II ist jedoch ein weiterer Drucksensor zugeordnet. Die insgesamt vorhandenen drei Drucksensoren sind bei einer Diagonal-Aufteilung des Bremssystems, wie sie teilweise in 1 dargestellt ist, dem Tandemhauptzylinder 2, er Radbremse 5 vorne links und der nicht dargestellten Radbremse vorne rechts zugeordnet. Der Drucksensor an der Radbremse 5 vorne links ist mit dem Bezugszeichen 8 versehen.

Wie eingangs bereits erwähnt, sind die Einlassventile 3, 4 als analog ansteuerbare, stromlos offene SO-Ventile ausgebildet. Mit diesen analogisierten Ventilen ist ein Druckaufbau durch die hydraulische Pumpe 11 in den Radbremsen 5, 6 dosierbar, da die analogisierten Einlassventile 3, 4 dosiert geöffnet werden können. Zum Öffnen der Einlassventile 3, 4 wird der den Einlassventilen 3, 4 zum Schließen zugeführte Ventilstrom Iist auf einen Zielwert I0 reduziert, der einer definierten Öffnung entspricht und einen definierten Volumenstrom an Druckmittel durch das Ventil fließen lässt. Beim Öffnen der analogisierten Einlassventile 3, 4 kann es bei einem schnellen Reduzieren des Ventilstroms Iist zu einem Unterschwingen des Ventilstroms Iist unter diesen Zielwert I0 kommen, wie es anhand von 2a näher erläutert wird. Die Sollvorgabe Isoll ist als gepunktete Linie dargestellt, während der tatsächliche Stromverlauf Iist des Ventilstroms strichpunktiert dargestellt ist. Wenn die Einlassventile 3, 4 schnell geöffnet werden sollen, um einen definierten Volumenstrom an Druckmittel durchfließen zu lassen, soll der Ventilstrom Iist schnell reduziert werden, wie es bei Position 20 dargestellt ist. Die Sollvorgabe Isoll strebt den Zielwert I0 an. Der Istwert Iist kann dieser nahezu rechteckigen Stromvorgabe Isoll nicht folgen und schwingt unter den Zielwert I0, wie es bei Position 21 dargestellt ist. Erst nach dem Unterschwingen der Sollvorgabe Isoll nimmt der Istwert Iist den Zielwert I0 an (Position 22). Durch dieses Unterschwingen des Ventilstroms Iist unter den Zielwert I0 werden die Einlassventile 3, 4 weiter geöffnet als es gewünscht ist. Dies führt zu einem größeren Druckaufbau-Gradienten, da der Durchfluss eines größeren Volumenstroms möglich ist.

Um dieses Verhalten zu vermeiden, wird das vorliegende Verfahren vorgeschlagen, das anhand von 2b näher erläutert wird. Dabei ist vorgesehen, dass beim Öffnen der Einlassventile 3, 4 der Ventilstrom Iist für eine vorbestimmte Zeitdauer tStufe auf einen Wert IStufe reduziert wird, der größer ist als der Zielwert I0 und dass der Ventilstrom Iist erst danach, das heißt nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer tStufe auf den Zielwert I0 reduziert wird.

Wie es bei Position 23 dargstellt ist, werden Sollvorgabe Isoll und tatsächlicher Ventilstrom Iist schnell reduziert. Anstatt die Sollvorgabe Isoll sofort auf den Zielwert I0 zu reduzieren, wird die Sollvorgabe zunächst auf einen Wert IStufe reduziert, der größer als der Zielwert I0 ist. Dies ist bei Position 24 dargestellt. Das Unterschwingen den Istwertes Iist hat keine negative Auswirkung auf das Öffnen der Einlassventile 3, 4, da der Wert IStufe so gewählt wird, dass das Unterschwingen des Ventilstroms Iist unter den Zielwert I0 verhindert wird und deshalb die Einlassventile 3, 4 nicht weiter geöffnet werden, als es gewünscht ist. Die Sollvorgabe Isoll verharrt so lange auf dem Wert IStufe bis das Unterschwingen des Ventilstroms Iist beendet ist (Position 25). Anschließend wird die Sollvorgabe Isoll auf den Zielwert I0 reduziert und der Ventilstrom Iist folgt der Sollvorgabe Isoll nahezu deckungsgleich auf den Zielwert I0, wie es bei Position 26 dargestellt ist.

Wie bereits erwähnt, wird der Wert IStufe so gewählt, dass ein Unterschwingen des Ventilstroms Iist unter den Zielwert I0 vermieden wird. Der Wert IStufe wird daher aus der Summe von Zielwert I0 und einem Offsetwert bestimmt. Der Offsetwert entspricht daher der Höhe des Unterschwingens und beträgt im beschriebenen Ausführungsbeispiel 50mA.

Gleiches gilt im Prinzip auch für die Zeitdauer tStufe, die ebenfalls so gewählt wird, dass ein Unterschwingen des Ventilstroms Iist unter den Zielwert I0 verhindert wird. Die Zeitdauer tStufe entspricht daher der Länge des Unterschwingens und beträgt in diesem Ausführungsbeispiel 20 bis 30 msec.

Das vorliegende Verfahren bietet die Möglichkeit, die maximal ausgeschöpften, hardwareelektronischen Möglichkeiten des Stromreglers per Softwarebeeinflussung zu verbessern.

Die genauere Einstellung des gewünschten Ventilstromes Iist hat den Vorteil, dass auch der Istwert eines zu modulierenden hydraulischen Drucks in der Radbremse 5, 6 präziser einem berechneten Modelldruck folgt. Dies ist auch dann sehr wichtig, wenn ein Bremssystem – anders als anhand von 1 beschrieben – lediglich einen Drucksensor aufweist, der den vom Hauptzylinder ausgehenden hydraulischen Druck sensiert. In diesem Fall wird für den hydraulischen Druckaufbau in den Radbremsen ein Modelldruck berechnet. Der in die Radbremsen eingesteuerte hydraulische Druck entspricht besser dem Modelldruck, da die Einlassventile mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens präziser angesteuert werden können.

Ebenfalls werden durch die genauere Stromansteuerung Geräuscheffekte des Ventils, wie zum Beispiel ein Schwingen in Eigenresonanz, besser unterdrückt.

1
Trennventil
2
Tandemhauptzylinder
3
Einlassventil VL
4
Einlassventil HR
5
Radbremse VL
6
Radbremse HR
7
elektrisches Umschaltventil
8
Drucksensor
9
Auslassventil FL
10
Auslassventil FR
11
hydraulische Pumpe
12
Niederdruckspeicher
13
Drucksensor
14
pedalbetätigbarer Bremsdruckgeber
15
hydraulische Leitung


Anspruch[de]
Verfahren zum Ansteuern eines analogisierten oder analog angesteuerten hydraulischen Einlassventils (3, 4) eines geregelten Bremsensystems für Kraftfahrzeuge, das als stromlos offenes Ventil ausgebildet ist, wobei das Einlassventil (3, 4) zum Schließen bestromt wird und zum Öffnen der dem Einlassventil (3, 4) zugeführte Ventilstrom (Iist) auf einen Zielwert (I0) reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Öffnen des Einlassventils (3, 4) der Ventilstrom (Iist) für eine vorbestimmte Zeitdauer (tStufe) auf einen Wert (IStufe) reduziert wird, der größer ist als der Zielwert (I0), und dass der Ventilstrom (Iist) nach Ablauf der vorbestimmten Zeitdauer (tStufe) auf den Zielwert (I0) reduziert wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert (IStufe), auf den der Ventilstrom (Iist) zunächst reduziert wird, so gewählt wird, dass ein Unterschwingen des Ventilstroms (Iist) unter den Zielwert (I0) verhindert wird. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert (IStufe) auf den der Ventilstrom (Iist) zunächst reduziert wird, dem Zielwert (I0) zuzüglich eines Offsetwerts von vorzugsweise 50mA entspricht. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Zeitdauer (tStufe) so gewählt wird, dass ein Unterschwingen des Ventilstroms (Iist) unter den Zielwert (I0) verhindert wird. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass die vorbestimmte Zeitdauer vorzugsweise 20 bis 30 msec beträgt.






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